15.Закон збереження енергії. Енергія і робота. Кінетична енергія.

У механіці закон збереження енергії стверджує, що в замкненій системі частинок, повна енергія, що є сумою кінетичної і потенціальної енергії не залежить від часу, тобто є інтегралом руху. Закон збереження енергії справедливий тільки для замкнених систем, тобто за умови відсутності зовнішніх полів чи взаємодій.

Сили взаємодії між тілами, для яких виконується закон збереження механічної енергії називаються консервативними силами. Закон збереження механічної енергії не виконується для сил тертя, оскільки за наявності сил тертя відбувається перетворення механічної енергії в теплову.

Робота в механіці характеризує дію сили і пов’язана з переміщенням (Рис.12).

де це кут між напрямком дії сили і переміщенням.

Робота – скалярна величина, вона може бути як додатною, так і від’ємною. Якщо напрям дії сили збігається з напрямком переміщення, то робота сили над тілом вважається додатною, . Якщо напрям дії сили і напрям переміщення протилежні, то робота буде від’ємною Одиниця роботи в СІ – Джоуль: .

Механічна енергія – це фізична величина, яка характеризує механічний стан тіла і є загальною мірою різних видів механічного руху і різних взаємодій. Кінетична енергія характеризує рухоме тіло і пов’язана зі швидкістю тіла:

Е_к =

16. Потенціальні сили. Потенціальна енергія. Приклади обчислення потенціальної енергії.

Потенці́альні си́ли у фізиці — сили, які можна виразити через градієнт певної функції координат, яка називається потенціалом або потенціальною енергією.

Для того, щоб сила була потенціальною, необхідно, щоб вона залежала тільки від координат частинки, а крім того виконувалася умова

В такому випадку силу можна записати у вигляді

де - певна функція координат, яку називають потенціалом.

До потенціальних сил належать сила тяжіння, сила електростатичної взаємодії.

Потенціальна енергія характеризує взаємодію тіл або його частин і визначається їхнім взаємним розташуванням (Рис.13).

Потенціальна енергія тіла у полі тяжіння по переміщенню тіла у положення, в якому потенціальна енергія рівна нулю.

Робота сили тяжіння не залежить від форми траєкторії, а буде визначатися тільки різницею потенціальних енергій тіла у початковому і

кінцевих положеннях.

Рисунок 1

Потенціальна енергія пружно деформованого тіла обчислюється за формулою:

де k- коефіцієнт пружності тіла.

Потенціальна енергія тіла масою m в полі тяжіння тіла масою М обчислюється за формулою:

r – відстань між матеріальними точками.

17. Сили і потенціальна енергія. Закон збереження енергії в релятивістському випадку.

Потенці́альні си́ли у фізиці — сили, які можна виразити через градієнт певної функції координат, яка називається потенціалом або потенціальною енергією.