Cum se formulează legea conservării energiei totale? Legea conservării energiei. Când acționează forțele externe

Imaginați-vă o cascadă în hohote. Fluxuri puternice de apă fac un zgomot amenințător, picăturile scânteie la soare, iar spuma devine albă. Frumos, nu-i așa?

Conversia unui tip de energie mecanică în altul

Crezi că acest element care se grăbește în jos are energie? Nimeni nu va argumenta că da. Dar ce fel de energie va avea apa - cinetică sau potențială? Și aici se dovedește că nici primul, nici al doilea răspuns nu va fi corect. Și răspunsul corect este că apa care cade are ambele tipuri de energie. Adică același corp poate poseda ambele tipuri de energie. Suma lor se numește energia mecanică totală a corpului: E=E_к+E_п. Mai mult, apa din în acest caz, nu numai că are ambele tipuri de energie, dar amploarea lor se schimbă pe măsură ce apa se mișcă. Când apa noastră se află în punctul de sus al cascadei și nu a început încă să cadă, atunci ea are valoarea maximă a energiei potențiale. Energia cinetică în acest caz este zero. Când apa începe să cadă, ea dobândește energie cinetică de mișcare. Pe măsură ce vă deplasați în jos energie potențială scade pe măsură ce înălțimea scade, iar cinetica, dimpotrivă, crește pe măsură ce crește viteza de cădere a apei. Adică, există o transformare a unui tip de energie în altul. În acest caz, energia mecanică totală este conservată. Aceasta este legea conservării și transformării energiei.

Legea conservării energiei mecanice totale

Legea conservării întregului energie mecanică citeste: energia mecanică totală a unui corp, care nu este afectată de forțele de frecare și rezistență, rămâne neschimbată în timpul mișcării sale. Când, de exemplu, este prezentă frecarea de alunecare, corpul este forțat să cheltuiască o parte din energie pentru a o depăși, iar energia va scădea în mod natural. Prin urmare, în realitate, la transmiterea energiei, există aproape întotdeauna pierderi care trebuie luate în considerare.

Legea conservării energiei poate fi reprezentată ca formulă. Dacă notăm energia inițială și finală a corpului ca E_1 și E_2, atunci legea conservării energiei poate fi exprimată astfel: E_1=E_2. La momentul inițial de timp corpul avea viteza v_1 și înălțimea h_1:

E_1=(mv_1^2)/2+mgh_1.

În momentul final al timpului cu viteza v_2 la înălțimea h_2 energie

E_2=(mv_2^2)/2+mgh_2.

În conformitate cu legea conservării energiei:

(mv_1^2)/2+mgh_1=(mv_2^2)/2+mgh_2.

Dacă cunoaștem valorile inițiale ale vitezei și energiei, atunci putem calcula viteza finală la înălțimea h sau, dimpotrivă, găsim înălțimea la care corpul va avea o viteză dată. În acest caz, greutatea corporală nu contează, deoarece va fi redusă din ecuație.

Energia poate fi, de asemenea, transferată de la un corp la altul. Deci, de exemplu, la eliberarea unei săgeți dintr-un arc, energia potențială a coardei arcului se transformă în energia cinetică a săgeții zburătoare.

Legea conservării energiei afirmă că energia unui corp nu dispare sau mai apare niciodată, ea poate fi doar transformată de la un tip la altul. Această lege este universală. Are propria sa formulare în diferite ramuri ale fizicii. Mecanica clasică are în vedere legea conservării energiei mecanice.

Energia mecanică totală a unui sistem închis de corpuri fizice între care acţionează forţele conservatoare este o valoare constantă. Așa se formulează legea conservării energiei a lui Newton.

Un sistem fizic închis sau izolat este considerat a fi unul care nu este afectat de forțele externe. Nu există schimb de energie cu spațiul înconjurător, iar energia proprie pe care o posedă rămâne neschimbată, adică se păstrează. Într-un astfel de sistem, doar forțele interne acționează, iar corpurile interacționează între ele. Doar transformarea energiei potențiale în energie cinetică și invers poate avea loc în ea.

Cel mai simplu exemplu de sistem închis este o pușcă cu lunetă și un glonț.

Tipuri de forțe mecanice

Forțele care acționează în interiorul unui sistem mecanic sunt de obicei împărțite în conservatoare și neconservative.

Conservator se consideră forţe a căror activitate nu depinde de traiectoria corpului căruia i se aplică, ci este determinată doar de poziţia iniţială şi finală a acestui corp. Se mai numesc și forțele conservatoare potenţial. Lucrul efectuat de astfel de forțe de-a lungul unei bucle închise este zero. Exemple de forțe conservatoare - gravitație, forță elastică.

Toate celelalte forțe sunt numite neconservator. Acestea includ forța de frecare și forța de rezistență. Se mai numesc si ei disipativ forte. Aceste forțe, în timpul oricăror mișcări într-un sistem mecanic închis, efectuează un lucru negativ, iar sub acțiunea lor, energia mecanică totală a sistemului scade (se disipă). Se transformă în alte forme de energie, nemecanice, de exemplu căldură. Prin urmare, legea conservării energiei într-un sistem mecanic închis poate fi îndeplinită numai dacă nu există forțe neconservative în el.

Energia totală a unui sistem mecanic este formată din energia cinetică și potențială și este suma lor. Aceste tipuri de energii se pot transforma unele în altele.

Energie potențială

Energie potențială se numește energia de interacțiune a corpurilor fizice sau a părților lor între ele. Este determinată de poziția lor relativă, adică de distanța dintre ele, și este egală cu munca care trebuie făcută pentru a muta corpul de la punctul de referință în alt punct din câmpul de acțiune al forțelor conservatoare.

Orice corp fizic nemișcat ridicat la o anumită înălțime are energie potențială, deoarece este acționat de gravitație, care este o forță conservatoare. O astfel de energie este deținută de apa de la marginea unei cascade și de o sanie pe vârful unui munte.

De unde a venit această energie? În timp ce corpul fizic a fost ridicat la o înălțime, munca a fost făcută și energie a fost cheltuită. Această energie este stocată în corpul ridicat. Și acum această energie este gata să lucreze.

Cantitatea de energie potențială a unui corp este determinată de înălțimea la care se află corpul în raport cu un anumit nivel inițial. Putem lua orice punct pe care îl alegem ca punct de referință.

Dacă luăm în considerare poziția corpului față de Pământ, atunci energia potențială a corpului de pe suprafața Pământului este zero. Și deasupra h se calculeaza cu formula:

E p = m ɡ h ,

Unde m - masa corpului

ɡ - accelerarea gravitației

h – înălțimea centrului de masă al corpului față de Pământ

ɡ = 9,8 m/s 2

Când un corp cade de la înălțime h 1 pana la inaltime h 2 gravitația funcționează. Această muncă este egală cu modificarea energiei potențiale și are sens negativ, deoarece cantitatea de energie potențială scade atunci când un corp cade.

A = - ( E p2 – E p1) = - ∆ E p ,

Unde E p1 – energia potenţială a corpului la înălţime h 1 ,

E p2 - energia potenţială a corpului la înălţime h 2 .

Dacă corpul este ridicat la o anumită înălțime, atunci se lucrează împotriva forțelor gravitaționale. În acest caz are o valoare pozitivă. Și cantitatea de energie potențială a corpului crește.

Un corp deformat elastic (arc comprimat sau întins) are și energie potențială. Valoarea sa depinde de rigiditatea arcului și de lungimea la care a fost comprimat sau întins și este determinată de formula:

E p = k·(∆x) 2 /2 ,

Unde k - coeficientul de rigiditate,

∆x – alungirea sau compresia corpului.

Energia potențială a unui arc poate funcționa.

Energie kinetică

Tradus din greacă, „kinema” înseamnă „mișcare”. Energia pe care o primește un corp fizic ca urmare a mișcării sale se numește cinetică. Valoarea acestuia depinde de viteza de mișcare.

Se rostogolește pe câmp minge de fotbal, o sanie care a coborât pe un munte și continuă să se miște, o săgeată trasă dintr-un arc - toți au energie kinetică.

Dacă un corp este în repaus, energia lui cinetică este zero. De îndată ce o forță sau mai multe forțe acționează asupra unui corp, acesta va începe să se miște. Și din moment ce corpul se mișcă, forța care acționează asupra lui funcționează. Lucrul de forță, sub influența căreia un corp aflat în stare de repaus intră în mișcare și își schimbă viteza de la zero la ν , numit energie kinetică masa corpului m .

Dacă în momentul inițial de timp corpul era deja în mișcare, iar viteza lui a contat ν 1 , iar în momentul final a fost egal cu ν 2 , atunci munca efectuată de forța sau forțele care acționează asupra corpului va fi egală cu creșterea energiei cinetice a corpului.

∆ E k = E k 2 - Ek 1

Dacă direcția forței coincide cu direcția mișcării, atunci se face un lucru pozitiv și energia cinetică a corpului crește. Și dacă forța este îndreptată în direcția opusă direcției de mișcare, atunci se face o muncă negativă, iar corpul emite energie cinetică.

Legea conservării energiei mecanice

Ek 1 + E p1= E k 2 + E p2

Orice corp fizic situat la o anumită înălțime are energie potențială. Dar când cade, începe să-și piardă această energie. Unde merge ea? Se dovedește că nu dispare nicăieri, ci se transformă în energia cinetică a aceluiași corp.

Presupune , sarcina este fixată fix la o anumită înălțime. Energia sa potențială în acest punct este egală cu valoarea sa maximă. Dacă îi dăm drumul, va începe să cadă cu o anumită viteză. În consecință, va începe să dobândească energie cinetică. Dar, în același timp, energia sa potențială va începe să scadă. În punctul de impact, energia cinetică a corpului va atinge un maxim, iar energia potențială va scădea la zero.

Energia potențială a unei mingi aruncate de la înălțime scade, dar energia cinetică a acesteia crește. O sanie în repaus pe vârful unui munte are energie potențială. Energia lor cinetică în acest moment este zero. Dar când încep să se rostogolească în jos, energia cinetică va crește, iar energia potențială va scădea cu aceeași cantitate. Și suma valorilor lor va rămâne neschimbată. Energia potențială a unui măr agățat de un copac atunci când acesta cade este convertită în energia sa cinetică.

Aceste exemple confirmă în mod clar legea conservării energiei, care spune că energia totală a unui sistem mecanic este o valoare constantă . Energia totală a sistemului nu se modifică, dar energia potențială se transformă în energie cinetică și invers.

Cu ce ​​cantitate scade energia potențială, energia cinetică crește cu aceeași cantitate. Suma lor nu se va schimba.

Pentru un sistem închis de corpuri fizice, următoarea egalitate este adevărată:
E k1 + E p1 = E k2 + E p2,
Unde E k1, Ep1 - energiile cinetice și potențiale ale sistemului înainte de orice interacțiune, E k2, E p2 - energiile corespunzătoare după el.

Procesul de conversie a energiei cinetice în energie potențială și invers poate fi văzut urmărind un pendul oscilant.

Click pe imagine

Fiind în poziția de extremă dreaptă, pendulul pare să înghețe. În acest moment, înălțimea sa deasupra punctului de referință este maximă. Prin urmare, energia potențială este și ea maximă. Și valoarea cinetică este zero, deoarece nu se mișcă. Dar în clipa următoare pendulul începe să se miște în jos. Viteza lui crește și, prin urmare, energia cinetică crește. Dar pe măsură ce înălțimea scade, la fel și energia potențială. În punctul cel mai de jos va deveni egal cu zero, iar energia cinetică va atinge valoarea maximă. Pendulul va trece peste acest punct și va începe să se ridice spre stânga. Energia sa potențială va începe să crească, iar energia cinetică va scădea. etc.

Pentru a demonstra transformările energetice, Isaac Newton a inventat un sistem mecanic numit leagănul lui Newton sau mingile lui Newton .

Click pe imagine

Dacă devii în lateral și apoi eliberezi prima bilă, energia și impulsul acesteia vor fi transferate ultimei prin trei bile intermediare, care vor rămâne nemișcate. Și ultima minge se va devia cu aceeași viteză și se va ridica la aceeași înălțime ca prima. Apoi, ultima bilă își va transfera energia și impulsul prin bilele intermediare către prima etc.

Mingea mutată în lateral are energie potențială maximă. Energia sa cinetică în acest moment este zero. După ce a început să se miște, pierde energie potențială și câștigă energie cinetică, care în momentul ciocnirii cu a doua bilă atinge un maxim, iar energia potențială devine egală cu zero. În continuare, energia cinetică este transferată la a doua, apoi la a treia, a patra și a cincea bile. Acesta din urmă, după ce a primit energie cinetică, începe să se miște și se ridică la aceeași înălțime la care se afla prima minge la începutul mișcării sale. Energia sa cinetică în acest moment este zero, iar energia sa potențială este egală cu valoarea sa maximă. Apoi începe să cadă și transferă energie bilelor în același mod, în ordine inversă.

Acest lucru continuă destul de mult timp și ar putea continua la infinit dacă nu ar exista forțe neconservatoare. Dar, în realitate, în sistem acționează forțe disipative, sub influența cărora bilele își pierd energia. Viteza și amplitudinea lor scad treptat. Și până la urmă se opresc. Acest lucru confirmă faptul că legea conservării energiei este îndeplinită numai în absența forțelor neconservative.

Mecanic, nuclear, electromagnetic etc. Cu toate acestea, deocamdată vom lua în considerare doar una dintre formele sale - mecanică. Mai mult, din punctul de vedere al istoriei dezvoltării fizicii, a început cu studiul forțelor și al muncii. La una dintre etapele dezvoltării științei a fost descoperită legea conservării energiei.

Când se iau în considerare fenomenele mecanice, se folosesc conceptele de cinetică și s-a stabilit experimental că energia nu dispare fără urmă se transformă de la un tip la altul. Se poate considera că ceea ce s-a spus în vedere generala formulează legea conservării

În primul rând, trebuie remarcat faptul că suma potențialului și a corpurilor se numește energie mecanică. În plus, este necesar să se țină seama de faptul că legea conservării este valabilă în absența influenței externe și a pierderilor suplimentare cauzate, de exemplu, de depășirea forțelor de rezistență. Dacă oricare dintre aceste cerințe este încălcată, atunci când energia se schimbă, vor avea loc pierderi de energie.

Cel mai simplu experiment care confirmă condițiile limită specificate poate fi efectuat independent de oricine. Ridicați mingea la o înălțime și eliberați-o. După ce a lovit podeaua, va sări și apoi va cădea din nou pe podea și va sări din nou. Dar de fiecare dată înălțimea ridicării sale va fi din ce în ce mai mică, până când mingea îngheață nemișcată pe podea.

Ce vedem în această experiență? Când mingea este staționară și la înălțime, are doar energie potențială. Când începe o cădere, aceasta capătă viteză, ceea ce înseamnă că apare energia cinetică. Dar pe măsură ce scade, înălțimea de la care a început mișcarea devine mai mică și, în consecință, energia sa potențială devine mai mică, adică. se transformă în cinetică. Dacă efectuați calcule, se dovedește că valorile energetice sunt egale, ceea ce înseamnă că legea conservării energiei este îndeplinită în astfel de condiții.

Cu toate acestea, într-un astfel de exemplu există încălcări a două condiții stabilite anterior. Mingea se mișcă înconjurată de aer și experimentează rezistență din partea ei, deși mică. Și energia este cheltuită pentru a depăși rezistența. În plus, mingea se ciocnește cu podeaua și sare, adică. experimentează o influență externă, iar aceasta este a doua încălcare a condițiilor la limită care sunt necesare pentru ca legea conservării energiei să fie valabilă.

În cele din urmă mingea va înceta să sară și se va opri. Toată energia inițială disponibilă va fi cheltuită pentru a depăși rezistența aerului și influențele externe. Cu toate acestea, pe lângă transformarea energiei, se vor finaliza lucrările pentru a depăși forțele de frecare. Acest lucru va duce la încălzirea corpului însuși. Adesea, cantitatea de încălzire nu este foarte semnificativă și poate fi determinată doar prin măsurarea cu instrumente de precizie, dar o astfel de schimbare a temperaturii există.

Pe lângă cele mecanice, există și alte tipuri de energie - ușoară, electromagnetică, chimică. Cu toate acestea, pentru toate tipurile de energie este adevărat că o tranziție de la un tip la altul este posibilă și că în timpul unor astfel de transformări energia totală a tuturor tipurilor rămâne constantă. Acest lucru confirmă natura universală a conservării energiei.

Aici trebuie să ținem cont de faptul că tranziția energiei poate însemna și pierderea ei inutilă. În cazul fenomenelor mecanice, acest lucru va fi evidențiat prin încălzirea mediului sau suprafețe care interacționează.

Astfel, cel mai simplu fenomen mecanic ne-a permis să determinăm legea conservării energiei și condițiile la limită care asigură implementarea acesteia. S-a stabilit că se realizează de la un tip existent la oricare altul și s-a relevat caracterul universal al legii amintite.

Energia mecanică totală a sistemului () este energia energiei mecanice și a interacțiunii:

unde este energia cinetică a corpului; - energia potenţială a organismului.

Legea conservării energiei a fost creată ca urmare a generalizării datelor empirice. Ideea unei astfel de legi i-a aparținut lui M.V. Lomonosov, care a introdus legea conservării materiei și a mișcării. Legea a fost formulată cantitativ de medicul german J. Mayer și de naturistul. Helmholtz.

Formularea legii conservării energiei mecanice

Dacă într-un sistem de corpuri acționează doar forțele conservatoare, atunci energia mecanică totală rămâne constantă în timp. (Conservative (potențiale) sunt forțe a căror activitate nu depinde de: tipul traiectoriei, punctul în care se aplică aceste forțe, legea care descrie mișcarea acestui corp și este determinată exclusiv de punctele inițiale și finale ale traiectoria corpului (punct material)).

Sistemele mecanice în care acţionează exclusiv forţe conservative se numesc sisteme conservative.

O altă formulare a legii conservării energiei mecanice este considerată următoarea:

Pentru sistemele conservative, energia mecanică totală a sistemului este constantă.

Formularea matematică a legii conservării energiei mecanice este:

Sensul legii conservării energiei mecanice

Această lege este asociată cu proprietatea de omogenitate a timpului. Ce înseamnă invarianța legilor fizicii față de alegerea începutului referinței de timp?

În sistemele disipative, energia mecanică scade, pe măsură ce energia mecanică este transformată în tipuri nemecanice. Acest proces se numește disipare a energiei.

În sistemele conservative, energia mecanică totală este constantă. Există tranziții de la energia cinetică la energia potențială și invers. În consecință, legea conservării energiei mecanice reflectă nu numai conservarea energiei cantitativ, ci indică și latura calitativă a transformării reciproce. diferite forme mișcări unul în celălalt.

Legea conservării și transformării energiei este o lege fundamentală a naturii. Este realizat atât în ​​lumea macro cât și în lumea micro.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

EXEMPLUL 2

Această lecție video este destinată familiarizării cu subiectul „Legea conservării energiei mecanice”. Mai întâi, să definim energia totală și un sistem închis. Apoi vom formula Legea conservării energiei mecanice și vom lua în considerare în ce domenii ale fizicii poate fi aplicată. Vom defini, de asemenea, munca și vom învăța cum să o definim uitându-ne la formulele asociate cu aceasta.

Tema lecției este una dintre legile fundamentale ale naturii - legea conservării energiei mecanice.

Am vorbit anterior despre energia potențială și cinetică și, de asemenea, că un corp poate avea atât energie potențială, cât și energie cinetică împreună. Înainte de a vorbi despre legea conservării energiei mecanice, să ne amintim ce este energia totală. Energie mecanică totală este suma energiilor potențiale și cinetice ale unui corp.

De asemenea, amintiți-vă ceea ce se numește un sistem închis. Sistem inchis- acesta este un sistem în care există un număr strict definit de corpuri care interacționează între ele și niciun alt corp din exterior nu acționează asupra acestui sistem.

Când am definit conceptul de energie totală și un sistem închis, putem vorbi despre legea conservării energiei mecanice. Asa de, energia mecanică totală dintr-un sistem închis de corpuri care interacționează între ele prin forțe gravitaționale sau forțe elastice (forțe conservative) rămâne neschimbată în timpul oricărei mișcări a acestor corpuri.

Am studiat deja legea conservării impulsului (LCM):

Se întâmplă adesea ca problemele atribuite să poată fi rezolvate numai cu ajutorul legilor conservării energiei și impulsului.

Este convenabil să luăm în considerare conservarea energiei folosind exemplul căderii libere a unui corp de la o anumită înălțime. Dacă un anumit corp este în repaus la o anumită înălțime față de sol, atunci acest corp are energie potențială. De îndată ce corpul începe să se miște, înălțimea corpului scade, iar energia potențială scade. În același timp, viteza începe să crească și apare energia cinetică. Când corpul se apropie de sol, înălțimea corpului este 0, energia potențială este tot 0, iar maximul va fi energia cinetică a corpului. Aici este vizibilă transformarea energiei potențiale în energie cinetică (Fig. 1). Același lucru se poate spune despre mișcarea corpului în sens invers, de jos în sus, atunci când corpul este aruncat vertical în sus.

Orez. 1. Căderea liberă a unui corp de la o anumită înălțime

Sarcină suplimentară 1. „La căderea unui corp de la o anumită înălțime”

Problema 1

Condiție

Corpul se află la o înălțime față de suprafața Pământului și începe să cadă liber. Determinați viteza corpului în momentul contactului cu solul.

Soluția 1:

Viteza inițială a corpului. Trebuie să găsiți.

Să luăm în considerare legea conservării energiei.

Orez. 2. Mișcarea corpului (sarcina 1)

În punctul de sus corpul are doar energie potențială: . Când corpul se apropie de sol, înălțimea corpului deasupra solului va fi egală cu 0, ceea ce înseamnă că energia potențială a corpului a dispărut, s-a transformat în energie cinetică:

Conform legii conservării energiei, putem scrie:

Greutatea corporală este redusă. Transformând ecuația de mai sus, obținem: .

Răspunsul final va fi: . Dacă înlocuim întreaga valoare, obținem: .

Răspuns: .

Un exemplu de rezolvare a unei probleme:

Orez. 3. Exemplu de soluție la problema nr. 1

Această problemă poate fi rezolvată într-un alt mod, ca mișcare verticală cu accelerație de cădere liberă.

Soluția 2 :

Să scriem ecuația de mișcare a corpului în proiecție pe axă:

Când corpul se apropie de suprafața Pământului, coordonatele sale vor fi egale cu 0:

Accelerația gravitațională este precedată de semnul „-” deoarece este îndreptată împotriva axei alese.

Înlocuind valorile cunoscute, constatăm că corpul a căzut în timp. Acum să scriem ecuația vitezei:

Presupunând că accelerația de cădere liberă este egală, obținem:

Semnul minus înseamnă că corpul se mișcă împotriva direcției axei selectate.

Răspuns: .

Un exemplu de rezolvare a problemei nr. 1 folosind a doua metodă.

Orez. 4. Exemplu de soluție la problema nr. 1 (metoda 2)

De asemenea, pentru a rezolva această problemă, puteți folosi o formulă care nu depinde de timp:

Desigur, trebuie menționat că am luat în considerare acest exemplu ținând cont de absența forțelor de frecare, care în realitate acționează în orice sistem. Să ne întoarcem la formule și să vedem cum este scrisă legea conservării energiei mecanice:

Sarcina suplimentară 2

Un corp cade liber de la înălțime. Determinați la ce înălțime energia cinetică este egală cu o treime din energia potențială ().

Orez. 5. Ilustrație pentru problema nr. 2

Soluţie:

Când un corp este la înălțime, are energie potențială și numai energie potențială. Această energie este determinată de formula: . Aceasta va fi energia totală a corpului.

Când un corp începe să se miște în jos, energia potențială scade, dar în același timp și energia cinetică crește. La înălțimea care trebuie determinată, corpul va avea deja o anumită viteză V. Pentru punctul corespunzător înălțimii h, energia cinetică are forma:

Energia potențială la această înălțime va fi notată după cum urmează: .

Conform legii conservării energiei, energia noastră totală este conservată. Această energie rămâne o valoare constantă. Pentru un punct putem scrie următoarea relație: (după Z.S.E.).

Reținând că energia cinetică în funcție de condițiile problemei este , putem scrie următoarele: .

Vă rugăm să rețineți: masa și accelerația gravitației sunt reduse, după transformări simple constatăm că înălțimea la care această relație este satisfăcută este de .

Răspuns:

Exemplu de sarcină 2.

Orez. 6. Formalizarea soluției problemei nr. 2

Imaginați-vă că un corp dintr-un anumit cadru de referință are energie cinetică și potențială. Dacă sistemul este închis, atunci la orice schimbare a avut loc o redistribuire, transformarea unui tip de energie în altul, dar energia totală rămâne aceeași ca valoare (Fig. 7).

Orez. 7. Legea conservării energiei

Imaginează-ți o situație în care o mașină se deplasează de-a lungul unui drum orizontal. Șoferul oprește motorul și continuă să conducă cu motorul oprit. Ce se întâmplă în acest caz (Fig. 8)?

Orez. 8. Mișcarea mașinii

În acest caz, mașina are energie cinetică. Dar știi foarte bine că în timp mașina se va opri. Unde s-a dus energia în acest caz? La urma urmei, energia potențială a corpului în acest caz nu s-a schimbat, de asemenea, a fost un fel de valoare constantă în raport cu Pământul. Cum a avut loc schimbarea energiei? În acest caz, energia a fost folosită pentru a depăși forțele de frecare. Dacă frecarea are loc într-un sistem, aceasta afectează și energia acelui sistem. Să vedem cum se înregistrează schimbarea energiei în acest caz.

Energia se modifică, iar această modificare a energiei este determinată de lucrul împotriva forței de frecare. Putem determina munca forței de frecare folosind formula, care este cunoscută din clasa 7 (forța și deplasarea sunt direcționate în direcții opuse):

Deci, atunci când vorbim despre energie și muncă, trebuie să înțelegem că de fiecare dată trebuie să ținem cont de faptul că o parte din energie este cheltuită pentru depășirea forțelor de frecare. Se lucrează pentru a depăși forțele de frecare. Munca este o cantitate care caracterizează schimbarea energiei unui corp.

Pentru a încheia lecția, aș dori să spun că munca și energia sunt în esență cantități legate prin forțe care acționează.

Sarcina suplimentară 3

Două corpuri - un bloc de masă și o minge de plastilină de masă - se deplasează unul spre celălalt cu aceleași viteze (). După ciocnire, bila de plastilină se lipește de bloc, cele două corpuri continuă să se miște împreună. Determinați ce parte din energia mecanică sa transformat în energia internă a acestor corpuri, ținând cont de faptul că masa blocului este de 3 ori mai mare decât masa bilei de plastilină ().

Soluţie:

Schimbare energie interna poate fi desemnat. După cum știți, există mai multe tipuri de energie. Pe lângă energia mecanică, există și energia termică, internă.