Механика. Законы сохранения

Закон сохранения механической энергии

Полная механическая энергия – это сумма потенциальной и кинетической энергии тела в определенный момент времени. Закон сохранения механической энергии: полная энергия замкнутой системы сохраняется (неизменна, постоянна).

Систему называют замкнутой, если тела, входящие в нее, взаимодействуют только друг с другом, а влиянием внешних сил можно пренебречь.

Важное замечание. Часть механической энергии может перейти в тепловую энергию - в результате трения или неупругого столкновения. Механическая энергия уменьшится, полная энергия останется неизменной.

Закон сохранения механической энергии для движения в поле тяжести Земли:

Закон сохранения механической энергии

 

 

Упругий удар (упругое столкновение движущегося тела с неподвижным телом).

Центральный удар. Если удар центральный, то направление векторов скоростей после взаимодействия лежат на той же прямой, что и до взаимодействия, поэтому закон сохранения импульса выполняется в проекциях на ось ОХ.
В случае упругого удара применяем Закон сохранения импульса и Закон сохранения энергии.

Решив систему уравнений, получаем формулы для расчета проекций скоростей тел на ось ОХ после столкновения.

Анализ полученных формул. Направление движения налетающего шара после столкновения зависит от массы шаров.

В случае неупругого удара применяем закон сохранения механической энергии неприменим, т.к. часть энергии превратилась в тепло. Но т.к. скорость обоих тел после соударения одинакова, в системе уравнений на одну переменную меньше и решение однозначно.

 

Возможны случаи:

1) направление ударяющего тела меняется на противоположное

2) ударяющее (налетающее) тело останавливается

3) оба тело движутся в одном направлении (скорость первого тела уменьшилась).

 

Изменение механической энергии. Нагревание тела в процессе движения и повышение температуры окружающей среды свидетельствуют о том, что часть механической энергии переходит во внутреннюю. Внутренняя энергия – это энергия молекул тела или окружающей среды. Она складывается из кинетической энергии движущихся молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. Т.е. она механическая, но в связи с огромным числом молекул и хаотическим направлением их движения – тепловые явления рассматриваются нев механике, а в отдельном разделе физики.

где Q – теплота, модуль изменения внутренней энергии, работа по преодолению сил сопротивления воздуха, модуль работы силы трения.

 

Далее: Статика. Равновесие тел