Билет 18. Работа силы тяжести.

Потенциальная энергия взаимодействия тела и Земли – величина, равная произведению массы тела на ускорение свободного падения и высоту тела над поверхностью Земли. Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком.

Когда сила тяжести совершает отрицательную работу, то потенциальная энергия увеличивается, и наоборот. Работа силы тяжести не зависит от формы траектории и определяется только начальным и конечным положением тела. На замкнутой территории работа равна нулю, т.к. изменение потенциальной энергии при этом равна нулю. Именно независимость работы силы тяжести от формы траектории, по которой перемещается тело, позволяет ввести понятие потенциальной энергии.

Билет 19. Работа силы упругости. Потенциальная энергия

Потенциальная энергия взаимодействия тела и Земли – величина, равная произведению массы тела на ускорение свободного падения и высоту тела над поверхностью Земли. Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком.

Для удобства рассмотрим силу упругости, возникающую в деформированной пружине. Будем считать, что деформация является упругой. Тогда согласно закону Гука сила упругости пропорциональна деформации, т. е. удлинению пружины. Направлена сила в сторону, противоположную смещению частиц тела при деформации.

Предположим, что левый конец пружины переместился из одного положения в другое. В этом положении деформация (удлинение) пружины равна Х2, а проекция этой силы на ось X равна – КХ2 . Перемещение конца пружины равно разности координат конца пружины.

Направления силы и перемещения совпадают, и чтобы найти работу, нужно перемножить модули силы упругости и перемещения. Но сила упругости при движении изменяется от точки к точке, т. к. изменяется удлинение пружины. Для вычисления работы силы упругости используем среднее значение силы упругости. Среднее значение силы упругости равно полусумме начального и конечного ее значений. Поэтому работа силы упругости (также как и работа силы тяжести) не зависит от формы траектории. На замкнутой траектории работа силы упругости равна нулю.

Билет 20. Закон сохранения энергии в механике.

В замкнутой системе тел положительная работа внутренних сил увеличивает кинетическую энергию и уменьшает потенциальную. Отрицательная работа, наоборот, увеличивает потенциальную энергию и уменьшает кинетическую. Именно благодаря этому выполняется закон сохранения энергии. Изменение суммы кинетической и потенциальной энергий равно нулю. Механическая энергия системы – величина, равная сумме кинетической и потенциальной энергий системы. В замкнутой системе, в которой действуют консервативные силы, механическая энергия сохраняется. В этом и состоит закон сохранения энергии. Энергия не создается и не уничтожается, а только превращается из одной формы в другую: из кинетической в потенциальную или наоборот. Полная механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий. В замкнутой системе, в которой действуют только консервативные силы, механическая энергия сохраняется.