Глава 1. Механические явления

Закон сохранения энергии в механике

При движении от положения О до положения В скорость шара уменьшается, поэтому уменьшается и его кинетическая энергия. В момент наибольшего отклонения шара его кинетическая энергия равна нулю Е_к = 0. Деформация же пружин увеличивается и становится максимальной в положении В. Следовательно, их потенциальная энергия возрастёт до Е_п = mах.

Таким образом, происходит превращение энергии из потенциальной в кинетическую и наоборот. Но главное при этом, что сумма потенциальной и кинетической энергии остаётся постоянной, т. е. постоянной остаётся полная механическая энергия тела Е:

Е = Е_п + Е_к = const.

На рисунке 114 схематично также изображены изменения потенциальной и кинетической энергии шара и упругих пружин (увеличению соответствует стрелка , уменьшению — ) и закон сохранения энергии для трёх фиксированных положений О, А, В.

4. Взаимные превращения потенциальной и кинетической энергии можно показать и на многих других примерах.

Поднятый на высоту упругий мяч обладает потенциальной энергией относительно пола (рис. 115).

Рис. 115

Его скорость в этот момент (в точке А) равна нулю. По мере падения она будет увеличиваться, а высота подъёма уменьшаться. Значит, кинетическая энергия мяча увеличивается, а потенциальная — уменьшается. К моменту удара о пол (точка B) потенциальная энергия мяча станет равной нулю, а кинетическая приобретёт наибольшее значение. Поскольку мяч упругий, после удара он отскочит от пола и его кинетическая энергия будет превращаться в потенциальную по мере подъёма. В наивысшей точке подъёма потенциальная энергия снова станет максимальной, а кинетическая — равной нулю.

Таким образом, полная энергия мяча остаётся постоянной, но в разных точках траектории он обладает различными видами энергии. В точке А мяч обладает максимальной потенциальной энергией, в точке В — максимальной кинетической, между точками А и В — кинетической и потенциальной одновременно. 5. Многочисленные опыты показали, что

если между телами действуют только силы тяжести и силы упругости, то полная механическая энергия сохраняется.

В этом и состоит закон сохранения механической энергии.

<<< К началу Окончание >>>