9. Кинетикалық және потенциалдық энергия

Механикалық жүйенің кинетикалық энергиясы деп осы жүйедегі механикалық қозғалыстың энергиясын айтамыз. Массасы болатын, жылдамдықпен қозғалып келе жатқан дене келесі кинетикалық энергияға ие болады

. (2.22)

-ның шамасы жүйе бөлшектерінің осы жылдамдықтардың мәндерін қалай алғанына байланысты емес. Басқаша айтсақ, жүйенің кинетикалық энергиясы механикалық қозғалыс күйінің функциясы болады.

Кинетикалық энергия дене қозғалысының өлшемі болып, ол дене басқа денелермен әсерлескенде жасалатын жұмыс шамасын анықтайды.

Потенциалдық энергия – жүйе бөлшектерінің өзара орналасуы мен олардың сыртқы күш өрістерінде орналасуына байланысты болатын жүйенің механикалық энергиясының бір түрі.

Денелер жүйесінің бір-біріне байланысты орын ауыстыруы нәтижесінде пайда болатын жүйенің потенциалдық энергиясының өзгеруі сыртқы немесе ішкі күштер әсерінен пайда болады. Демек, потенциалдық энергияның өзгеруі жүйенің жылдамдығын өзгертпей оны бір орыннан екінші орынға ауыстырудағы консервативті күштердің жұмысына тең. Шамалары тек қана өзара әсерлесетін денелердің ара қашықтығына тәуелді күштердің консервативті екендігін дәлелдеуге болады. Мысалы, жүйелердің ішкі күштері: ауырлық күші , мұндағы ; серіппенің серпімділік күші ; бүкіл әлемдік тартылыс күші ; электр зарядтарының өзара әсерлесу күштері консервативті күштерге жатады.

Егер жүйедегі денелерге қозғалу мүмкіндігін берсе, онда дене ішкі күштердің әсерінен жұмыс жасайды, ал ол жұмыс жүйенің потенциалдық энергиясы болады:

1) массасы болатын биіктікке көтерілген дененің потенциалдық энергиясы

; (2.23)

2) шамасына керілген серіппенің потенциалдық энергиясы

; (2.24)

3) Бір-бірінен қашықтықта орналасқан массалары m₁ және m₂ болатын денелердің өзара әсерлесуі кезіндегі потенциалдық энергиясы

; (2.25)

4)Бір-бірінен қашықтықта орналасқан зарядталған q₁және q₂ зарядтары бар екі дененің бір-біріне әсері кезіндегі потенциалдық энергия

.

9. Толық механикалық энергия. Механикадағы энергияның сақталу жане түрлену заңы.

Анықтамасы: Дененің потенциалдық және кинетикалық энергияларының қосындысы механикалық энергия деп аталады.

Мысалдар: Аспандағы ұшақтың Жермен салыстырғандағы потенциалдық энергиясы да, кинетикалық энергиясы да бар. Жерге құлаған доптың кері көтерілуін, энергияның бір түрден екінші түрге айналуымен ғана түсіндіруге болады. Тербеліп тұрған маятникте энергияның бір түрі екіншісіне ауысып отырады. Садақты тартқан кезде садақ кермесінің потенциалдық энергиясы ұшқан жебенің кинетикалық энергиясына айналады. Механикалық энергияның сақталу заңы: Тұйық жүйені құрайтын денелер арасында тек қана ауырлық күші F=mg немесе серпімділік күші F=kx әрекет ететін болса, онда тұйық жүйенің толық энергиясы тұрақты сақталады.

9. Абсолют серпімді соқтығысу деп біріне бірі соқтығысқан екі дененің серпімді деформацияға ұшырауын, яғни серпімді күштің салдарынан денелердің бастапқы күйіне қайтып келуін айтамыз.

10. Абсолют серпімсіз соқтығысу деп соқтығысқан екі дененің кинетикалық энергиясының біртіндеп немесе толығымен ішкі энергияға айналуын, яғни серпімсіз деформациялануын айтады.

Серпімсіз соқтығысу нәтижесінде механикалық энергия жойылады да, серпімсіз өзара әсерлескен денелердің соқтығысу импульсі өзгермейді.