Физика механика лекции и вопросы / OF1_8_Rabota_Moschnost_Energia_Zakony_sokhranen

1.8.7. Закон сохраненияя ии превращения энергиии

Тело вещей до тех пор нерушимо, пока не столкнётся С силой, которая их сочетанье способна разрушить.

Так что, мы видим, отнюдь не в ничто превращаются вещи, Но разлагаются все на тела основные обратно… Словом, не гибнет ничто, как будто совсем погибая, Так как природа всегда возрождает одно из другого.

Лукреций

Закон сохранения и превращения энергии

При движении тела в поле силы тяжести происходит непрерывное превращение его кинетической энергии в потенциальную и обратно в эквивалентных количествах, так что полная энергия тела в замкнутой системе остаётся неизменной:

mgh + mv2 = const 2

В изолированной (замкнутой) системе механическая энергия может переходить из одной формы в другую, но её количество остаётся постоянным. Если система не изолирована, то её энергия может изменяться либо при одновременном изменении энергии окружающих тел на такую же величину, либо за счёт изменения энергии взаимодействия тела с окружающими телами.

Закон сохранения энергии в механике

Закон сохранения энергии в механике:

Полная механическая энергия изолированной системы материальных точек, равная сумме кинетических энергий точек и потенциальной энергии их взаимодействия, есть величина постоянная.

Итак, при любых физических взаимодействиях энергия замкнутой системы не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую. Этот экспериментально установленный факт подтверждает более общий и фундаментальный закон природы – закон сохранения и превращения энергии.

Примеры проектов вечного двигателя

Консервативная система

(Conservative system)

Консервативная система – механическая система, при движении которой сумма её кинетической и потенциальной энергии остаётся величиной постоянной, т. е. имеет место закон сохранения механической энергии:

E = Eк + Eп вз + Eп внешн = const

где E – полная механическая энергия системы; Eк – кинетическая энергия; Eпвз – потенциальная энергия взаимодействия.

Полная механическая энергия замкнутой системы тел, в которой действуют лишь консервативные силы, остаётся постоянной.

Пример консервативной системы – Солнечная система.

Консервативная и замкнутая системы

(Conservative and closed systems)

Консервативную систему не следует смешивать с замкнутой системой, для которой имеет место закон сохранения импульса, т. е. замкнутая система может не быть консервативной. Консервативная система может не быть замкнутой – например, колебания маятника в поле тяготения Земли (так как его движение происходит в потенциальном силовом поле, образованном телом, не входящим в консервативную систему (Землёй)).

1.8.8. Центральный удар. Упругоеругое ии неупругое соударения двухх телтел

Удар (столкновение) – кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости испытывают изменения. С ударным взаимодействием тел нередко приходится иметь дело в обыденной жизни, в технике и в физике (особенно в физике атома и элементарных частиц).

Во время столкновения тел между ними действуют кратковременные ударные силы, величина которых, как правило, неизвестна. Поэтому нельзя рассматривать ударное взаимодействие непосредственно с помощью законов Ньютона. Применение законов сохранения энергии и импульса во многих случаях позволяет исключить из рассмотрения сам процесс столкновения и получить связь между скоростями тел до и после столкновения, минуя все промежуточные значения этих величин.

Центральным ударом шаров называется соударение, при котором скорости шаров до и после удара направлены по линии, соединяющей их центры масс.

Центральный удар шаров

Упругое и неупругое соударения двух тел

Возможны два основных вида взаимодействия: неупругое и упругое. При упругом ударе телá отталкиваются. О неупругом ударе говорят в том случае, если тела до взаимодействия имели разные скорости, а после взаимодействия их скорости стали одинаковыми (т. е. тела объединились и стали двигаться как одно тело).

Идеализированный случай абсолютно упругого удара – центральный удар, при котором не выделяется теплота, т. е. сохраняется вся механическая энергия системы.

Коэффициент восстановления ε

(Coefficient of restitution ε)

v′2 − v1′ = ε(v1 − v2 )