Как найти кинетическая энергия автомобиля

Энергию, которой обладают только движущиеся тела, называют кинетической энергией.

Если тело находится в состоянии покоя, его кинетическая энергия равна нулю. 

Кинетическая энергия тела (Eкин) зависит от массы тела (m) и от скорости его движения (v).

Кинетическая энергия прямо пропорциональна массе тела и квадрату его скорости.

Определяют кинетическую энергию по формуле:

Чтобы рассчитать массу или скорость, формулу преобразуют следующим образом:

С увеличением массы тела в линейной зависимости увеличивается также и его кинетическая энергия. 

Если масса увеличивается в (2) раза, тогда кинетическая энергия увеличивается также в (2) раза.

Зависимость кинетической энергии от массы можно отобразить на данном графике, если принять скорость тела постоянной и равной (2  м/с).

PIC-2485.svg

Рис. (1). График, зависимость кинетической энергии от массы

С увеличением скорости движения тела увеличивается также и его кинетическая энергия в квадратичной зависимости.

Если скорость увеличивается в (2) раза, тогда кинетическая энергия увеличивается в (4) раза.  

Зависимость кинетической энергии от скорости движения можно отобразить на данном графике, если принять массу тела постоянной и равной (2  кг).

PIC-2486.svg

Рис. (2). График, зависимость кинетической энергии от скорости движения

Пример:

Автомобиль, масса которого (1400  кг), из состояния покоя развивает скорость до значения (5  м/с).

Какова кинетическая энергия автомобиля на конечном этапе движения?

Eкин=m⋅v22=1400⋅522=17500Дж

.

Источники:

Рис. 1. График, зависимость кинетической энергии от массы. © ЯКласс.
Рис. 2. График, зависимость кинетической энергии от скорости движения. © ЯКласс.

Источник

Получи верный ответ на вопрос 🏆 «Легковой автомобиль массой 800 кг движется со скоростью, модуль которой равен 20 м/с. Определите кинетическую энергию …» по предмету 📕 Физика, используя встроенную систему поиска. Наша обширная база готовых ответов поможет тебе получить необходимые сведения!

Найти готовые ответы

Главная » Физика » Легковой автомобиль массой 800 кг движется со скоростью, модуль которой равен 20 м/с. Определите кинетическую энергию

Источник

Кинетическая энергия — это энергия, создаваемая движущимся телом. На греческом языке кинетика означает «движение», в то время как энергия означает «работа». Другими словами, кинетическая энергия — это работа, которую тело выполняет, когда оно движется.

Мы можем воспользоваться кинетической энергией многих природных явлений. Например, движение воды в реке превращается в электричество благодаря электростанциям. Энергия ветра — это кинетическая энергия воздуха. Когда мы прибиваем гвоздь молотком, мы используем кинетическую энергию молотка при его перемещении.

Кинетическая энергия в физике измеряется в джоулях, сокращенно буквой J.

Формула кинетической энергии

Для расчета кинетической энергии тел используется уравнение:

Это означает, что кинетическая энергия Ec равна массе тела m, умноженной на квадрат скорости v, делённые на 2.

Мы можем сделать вывод, что чем больше масса, тем больше энергия, и что энергия пропорциональна скорости, умноженной на себя.

Кинетическая энергия не является вектором. Это означает, что если вы бросаете шар со скоростью 5 м/с, шар будет иметь одинаковую кинетическую энергию, независимо от того, бросаете ли вы его влево или вправо или вверх.

Кинетическая энергия зависит от массы и скорости.

Гоночные машины спроектированы с наименьшей массой для улучшения характеристик.

Кинетическая энергия зависит от массы и скорости тела. Это означает, что чем больше или быстрее объект, тем больше энергии он производит.

Примером вышесказанного может быть следующее: грузовик больше, чем автомобиль; Если оба едут с одинаковой скоростью и врезаются в стену, урон, нанесенный грузовиком, будет больше. В этом случае грузовик обладает большей кинетической энергией.

А теперь представьте: две одинаковые машины едут, одна со скоростью 50 км/ч, а другая со скоростью 100 км/ч. Чем выше скорость, тем серьезнее авария.

Таким образом, кинетическая энергия зависит от квадрата скорости. Это означает, что когда скорость объекта удваивается, его кинетическая энергия увеличивается в четыре раза.

Автомобиль, движущийся со скоростью 60 км/ч, имеет в четыре раза больше кинетической энергии, чем автомобиль, движущийся со скоростью 30 км/ч, и, следовательно, в четыре раза больший потенциал разрушения в случае аварии.

Как рассчитать кинетическую энергию тела?

В аэропорту хотят рассчитать кинетическую энергию 30-килограммовой упаковки в системе, которая движется со скоростью 0,500 м/с. Как мы это делаем?

Решение

Мы знаем массу и скорость упаковки, поэтому используем формулу:

Подставляя значения, имеем:

Рассуждение

Единицей кинетической энергии является джоуль, которая является той же для единицы работы. Обратите внимание, что, несмотря на то, что он тяжелый, его кинетическая энергия не так велика из-за его низкой скорости.

Ключевые моменты для запоминания

  • Тело имеет кинетическую энергию, только если оно находится в движении.
  • Кинетическая энергия зависит от массы и скорости тела.

Задачи на кинетическую энергию и решение

Задача 1 на нахождение кинетической энергии

Слон в 6000 кг бежит со скоростью 10 м/с. Какова его кинетическая энергия? Какова скорость пушечного ядра весом 1 кг, если у него была та же самая кинетическая энергия слона?

Ответ

Используя уравнение кинетической энергии, энергия слона равна:

Рассчитав кинетическую энергию, мы можем получить скорость пули, очистив v:

Это означает, что скорость пули равна 775 м/с. Сравните это со скоростью слона: вот это разница!

Задача 2

Мужчина врезался в столб на своей машине. Когда он пошел, чтобы сообщить о катастрофе, он сказал, что ехал с допустимой скоростью во время аварии. Но следователь помнил физику 7 и 8 класса и установил, что скорость транспортного средства была в два раза выше, чем утверждал водитель. Какова взаимосвязь между кинетической энергией и скоростью, сообщаемой человеком, и кинетической энергией со скоростью, рассчитанной следователем?

Ответ

Мы будем рассматривать Ec1 как кинетическую энергию транспортного средства на скорости v1, сообщаемой человеком, и Ec2 как кинетическую энергию со значением скорости v2, рассчитанным исследователем. Соотношение между кинетическими энергиями рассчитывается путем деления энергий следующим образом:

Следователь сказал, что скорость во время аварии была вдвое выше, чем сообщал человек, то есть:

Подставим значение скорости в уравнение:

Исключая похожие термины, мы имеем:

Это означает, что кинетическая энергия в соответствии со скоростью, сообщаемой человеком, составляет четверть кинетической энергии по расчетам следователя. Проще говоря, ущерб, нанесенный автомобилем, был в четыре раза больше, чем сообщал мужчина.

Источник

Кинетическая энергия .

(E_{к}=dfrac{mv^2}{2} )

( m ) -масса   

(v ) — скорость

1.  Вычислить кинетическую энергию тела массой (m=6 кг ),движущегося со
скоростью (v=4 м/с ) .


Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

Репетитор по физике

8 916 478 10 32

2.  Найти массу тела ,движущегося со
скоростью (v=10 м/с ; ), если его кинетическая энергия (E_к=100 Дж ) .


Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

3.  Найти скорость тела, если его кинетическая энергия (E_к=40 Дж ; ),
а масса (m=5 кг )
.


Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

4.  Найти скорость тела, если его кинетическая энергия (E_к=100 Дж ; ),
а масса (m=2 кг )
.


Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

5.  Найти скорость тела, если его кинетическая энергия (E_к=243 Дж ; ),
а масса (m=6 кг )
.


Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

6.  Кинетическая энергия моторной лодки массой ( m_л=176 кг ; ), движущейся со
скоростью (v_л=8 м/с ) равна кинетической энергии радиоуправляемого квадрокоптера, который движется
со скоростью (v_к=32 м/с . ; ) Вычислить массу квадрокоптера .
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

7.  Кинетическая энергия моторной лодки массой ( m_л=176 кг ; ), движущейся со
скоростью (v_л=8 м/с ) равна кинетической энергии радиоуправляемого квадрокоптера массой ( m_к= 11 кг ; . )
Вычислить скорость квадрокоптера .
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

8.  Кинетическая энергия моторной лодки массой ( m_л=98 кг ; ), движущейся со
скоростью (v_л=5 м/с ) равна кинетической энергии игрушечного радиоуправляемого катера, который движется
со скоростью (v_к=35 м/с . ; ) Вычислить массу игрушечного радиоуправляемого катера.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

9.  Кинетическая энергия моторной лодки массой ( m_л=98 кг ; ), движущейся со
скоростью (v_л=5 м/с ) равна кинетической энергии игрушечного радиоуправляемого катера, массой (m_к=2 кг . ; ) Вычислить скорость игрушечного радиоуправляемого катера.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

11.  Кинетическая энергия тела (E_к=8 Дж ; ),
а импульс (p=4 кг cdot м/с ). Найти скорость тела.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

12.  Кинетическая энергия легкового автомобиля (E_к=12500 Дж ; ),
а импульс (p=5000 кг cdot м/с ). Найти скорость этого легкового автомобиля.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

13.  Кинетическая энергия пули при вылете из ружья равна (1125 Дж ; ),
а импульс (p=4,5 кг cdot м/с ). Найти скорость пули.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

Источник

Энергия.

  • Работа.

  • Мощность.

  • Механическая энергия.

  • Кинетическая энергия.

  • Потенциальная энергия тела вблизи поверхности Земли.

  • Потенциальна яэнергия деформированной пружины.

  • Закон сохранения механической энергии.

  • Закон изменения механической энергии.

Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: работа силы, мощность, кинетическая энергия, потенциальная энергия, закон сохранения механической энергии.

Мы приступаем к изучению энергии — фундаментального физического понятия. Но предварительно нужно разобраться с другой физической величиной — работой силы.

к оглавлению ▴

Работа.

Пусть на тело действует постоянная сила vec F и тело, двигаясь прямолинейно по горизонтальной поерхности, совершило перемещение vec s. Сила vec F не обязательно является непосредственной причиной перемещения (так, сила тяжести не является непосредственной причиной перемещения шкафа, который передвигают по комнате).

Предположим сначала, что векторы силы и перемещения сонаправлены (рис. 1; остальные силы, действующие на тело, не указаны)

Рис. 1.A=Fs

В этом простейшем случае работа A определяется как произведение модуля силы на модуль перемещения:

A=Fs. (1)

Единицей измерения работы служит джоуль (Дж): Дж=Н cdot м. Таким образом, если под действием силы 1 Н тело перемещается на 1 м, то сила совершает работу 1 Дж.

Работа силы, перпендикулярной перемещению, по определению считается равной нулю. Так, в данном случае сила тяжести и сила реакции опоры не совершают работы.

Пусть теперь вектор силы образует с вектором перемещения острый угол alpha (рис. 2).

Разложим силу vec F на две составляющие: vec F _{parallel } (параллельную перемещению) и vec F _{perp } (перпендикулярную перемещению). Работу совершает только vec F _{parallel }. Поэтому для работы силы vec F получаем:

A=vec F _{parallel }s=Fcosalpha cdot s. Итак,

A=Fs cosalpha . (2)

Если вектор силы образует с вектором перемещения тупой угол alpha, то работа по-прежнему определяется формулой (2). В этом случае работа оказывается отрицательной.

Например, работа силы трения скольжения, действующей на тело в рассмотренных ситуациях, будет отрицательной, так как сила трения направлена противоположно перемещению. В этом случае имеем:

alpha=180^{circ}, cos alpha=-1, и для работы силы трения получаем:

A_{TP}=-F_{TP}s=-mu mgs,

где m — масса тела,mu — коэффициент трения между телом и опорой.

Соотношение (2) означает, что работа является скалярным произведением векторов силы и перемещения:

A=vec F vec s.

Это позволяет вычислять работу через координаты данных векторов:

A=F_{displaystyle x}s_{displaystyle x}+F_{displaystyle y}s_{displaystyle y}+F_{displaystyle z}s_{displaystyle z}.

Пусть на тело действуют несколько сил vec F_{1},vec F_{2},..,vec F_{n} и vec F — равнодействующая этих сил. Для работы силы vec F имеем:

A=vec F vec s=(vec F_{1}+vec F_{2}+...+vec F_{n})vec s=vec F_{1}vec s+vec F_{2}vec s+...+vec F_{n}vec s,

или

A=A_{1}+A_{2}+...+A_{n},

где A_{1}, A_{2},...,A_{n} — работы сил F_{1}, F_{2},...,F_{n}. Итак, работа равнодействующей приложенных к телу сил равна сумме работ каждой силы в отдельности.

к оглавлению ▴

Мощность.

Часто имеет значение быстрота, с которой совершается работа. Скажем, на практике важно знать, какую работу сможет выполнить данное устройство за фиксированное время.

Мощность — это величина, характеризующая скорость совершения работы. Мощность N есть отношение работы A ко времени t, за которое эта работа совершена:

N=frac{displaystyle A}{displaystyle t}.

Мощность измеряется в ваттах (Вт). 1 Вт = 1 Дж/с, то есть 1 Вт — это такая мощность, при которой работа в 1 Дж совершается за 1 с.

Предположим, что силы, действующие на тело, уравновешены, и тело движется равномерно и прямолинейно со скоростью vec v. В этом случае существует полезная формула для мощности, развиваемой одной из действующих сил vec F.

За время t тело совершит перемещение vec s= vec v t. Работа силы vec F будет равна:

A=vec F vec s=vec F vec v t.

Отсюда получаем мощность:

N=vec F vec v ,

или

N=Fv cos alpha ,

где alpha -угол между векторами силы и скорости.

Наиболее часто эта формула используется в ситуации, когда vec F — сила «тяги» двигателя автомобиля (которая на самом деле есть сила трения ведущих колёс о дорогу). В этом случае alpha = 0, и мы получаем просто:

N=Fv .

к оглавлению ▴

Механическая энергия.

Энергия является мерой движения и взаимодействия любых объектов в природе. Имеются различные формы энергии: механическая, тепловая, электромагнитная, ядерная. . .

Опыт показывает, что энергия не появляется ниоткуда и не исчезает бесследно, она лишь переходит из одной формы в другую. Это самая общая формулировка закона сохранения энергии.

Каждый вид энергии представляет собой некоторое математическое выражение. Закон сохранения энергии означает, что в каждом явлении природы определённая сумма таких выражений остаётся постоянной с течением времени.

Измеряется энергия в джоулях, как и работа.

Механическая энергия является мерой движения и взаимодействия механических объектов (материальных точек, твёрдых тел).

Мерой движения тела является кинетическая энергия. Она зависит от скорости тела. Мерой взаимодействия тел является потенциальная энергия. Она зависит от взаимного расположения тел.

Механическая энергия системы тел равна сумме кинетической энергии тел и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.

к оглавлению ▴

Кинетическая энергия.

Кинетической энергией тела (принимаемого за материальную точку) называется величина

K=frac{displaystyle mv^{displaystyle 2}}{displaystyle 2},

где m — масса тела, v — его скорость.

Кинетической энергией системы из N тел называется сумма кинетических энергий каждого тела:

K=frac{displaystyle m_{displaystyle 1}v_{displaystyle 1}^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}+frac{displaystyle m_{displaystyle 2}v_{displaystyle 2}^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}+...+frac{displaystyle m_{displaystyle N}v_{displaystyle N}^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}.

Если тело движется под действием силы vec F, то кинетическая энергия тела, вообще говоря, меняется со временем. Оказывается, именение кинетической энергии тела за некоторый промежуток времени равно работе силы vec F. Покажем это для случая прямолинейного равноускоренного движения.

Пусть vec{v_{1}} — начальная скорость, vec{v_{2}} — конечная скорость тела. Выберем ось X вдоль траектории тела (и, соответственно, вдоль вектора силы vec F). Для работы силы vec F получаем:

A=vec{F}vec{s}=F_{x}s_{displaystyle s}=ma_{displaystyle x}s_{displaystyle x}= ma_{displaystyle x}frac{{v_{displaystyle 2x}}^{displaystyle 2}-{v_{displaystyle 1x}}^{displaystyle 2}}{displaystyle 2a_{displaystyle x}}=frac{{displaystyle mv_{displaystyle 2x}}^{displaystyle 2}-{displaystyle mv_{displaystyle 1x}}^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}.

(мы воспользовались формулой для s_{x} , выведенной в статье «Равноускоренное движение»). Заметим теперь, что в данном случае проекция скорости отличается от модуля скорости разве что знаком; поэтому {v_{displaystyle 1x}}^{displaystyle 2}={v_{displaystyle 1}}^{displaystyle 2} и {v_{displaystyle 2x}}^{displaystyle 2}={v_{displaystyle 2}}^{displaystyle 2} . В результате имеем:

A=frac{displaystyle mv_{displaystyle 2}^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}-frac{displaystyle mv_{displaystyle 1}^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}=K_{displaystyle 2}-K_{displaystyle 1}=Delta K,

что и требовалось.

На самом деле соотношение Delta K=A справедливо и в самом общем случае криволинейного движения под действием переменной силы.

Теорема о кинетической энергии. Изменение кинетической энергии тела равно работе, совершённой приложенными к телу внешними силами за рассматриваемый промежуток времени.

Если работа внешних сил положительна, то кинетическая энергия увеличивается (Delta K>0, тело разгоняется).

Если работа внешних сил отрицательна, то кинетическая энергия уменьшается (Delta K<0, тело замедляет движение). Пример — торможение под действием силы трения, работа которой отрицательна.

Если же работа внешних сил равна нулю, то кинетическая энергия тела за это время не меняется. Нетривиальный пример — равномерное движение по окружности, совершаемое грузом на нити в горизонтальной плоскости. Сила тяжести, сила реакции опоры и сила натяжения нити всегда перпендикулярны скорости, и работа каждой из этих сил равна нулю в течение любого промежутка времени. Соответственно, кинетическая энергия груза (а значит, и его скорость) остаётся постоянной в процессе движения.

Задача. Автомобиль едет по горизонтальной дороге со скоростью v и начинает резко тормозить. Найти путь s, пройденный автомобилем до полной остановки, если коэффициент трения шин о дорогу равен mu.

Решение. Начальная кинетическая энергия автомобиля K_{displaystyle 1}=frac{displaystyle mv^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}, конечная кинетическая энергия K_{displaystyle 2}=0. Изменение кинетической энергии Delta K=K_{displaystyle 2}-K_{displaystyle 1}=-frac{displaystyle mv^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}.

На автомобиль действуют сила тяжести m vec g, реакция опоры vec N и сила трения vec f. Сила тяжести и реакция опоры, будучи перпендикулярны перемещению автомобиля, работы не совершают. Работа силы трения:

A=-fs=- mu Ns=- mu mgs.

Из теоремы о кинетической энергии теперь получаем:

Delta K=A Rightarrow - frac{displaystyle mv^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}=- mu mgs Rightarrow s=frac{displaystyle v^{displaystyle 2}}{displaystyle 2 mu g}.

к оглавлению ▴

Потенциальная энергия тела вблизи поверхности Земли.

Рассмотрим тело массы m, находящееся на некоторой высоте над поверхностью Земли. Высоту считаем много меньше земного радиуса. Изменением силы тяжести в процессе перемещения тела пренебрегаем.

Если тело находится на высоте h, то потенциальная энергия тела по определению равна:

W=mgh

где g — ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли.

Высоту не обязательно отсчитывать от поверхности Земли. Как мы увидим ниже (формулы (3), (4)), физическим смыслом обладает не сама по себе потенциальная энергия, но её изменение. А изменение потенциальной энергии не зависит от уровня отсчёта. Выбор нулевого уровня потенциальной энергии в конкретной задаче диктуется исключительно соображениями удобства.

Найдём работу, совершаемую силой тяжести при перемещении тела. Предположим, что тело перемещается по прямой из точки P, находящейся на высоте h_{1}, в точку Q, находящуюся на высоте h_{2} (рис. 3).

Рис. 3.A=mg(h1-h2)[/math]

Угол между силой тяжести m vec g и перемещением тела vec s обозначим alpha . Для работы силы тяжести получим:

A=m vec g vec s=mgs cos alpha.

Но, как видно из рис. 3, s cos alpha=h_{1}-h_{2}. Поэтому

A=mg(h_{1}-h_{2})=mgh_{1}-mgh_{2},

или

A=W_{1}-W_{2}. (3)

Учитывая, что W_{1}-W_{2}=-(W_{2}-W_{1})=- Delta W, имеем также:

A=- Delta W. (4)

Можно доказать, что формулы (3) и (4) справедливы для любой траектории, по которой тело перемещается из точки P в точку Q, а не только для прямолинейного отрезка.

Работа силы тяжести не зависит от формы траектории, по которой перемещается тело, и равна разности значений потенциальной энергии в начальной и конечной точках траектории. Иными словами, работа силы тяжести всегда равна изменению потенциальной энергии с противоположным знаком. В частности, работа силы тяжести по любому замкнутому пути равна нулю.

Сила называется консервативной, если при перемещении тела работа этой силы не зависит от формы траектории, а определяется только начальным и конечным положением тела. Сила тяжести, таким образом, является консервативной. Работа консервативной силы по любому замкнутому пути равна нулю. Только в случае консервативной силы возможно ввести такую величину, как потенциальная энергия.

к оглавлению ▴

Потенциальна яэнергия деформированной пружины.

Рассмотрим пружину жёсткости k. Начальная деформация пружины равна x_{1}. Предположим,
что пружина деформируется до некоторой конечной величины деформации x_{2}. Чему равна при этом работа силы упругости пружины?

В данном случае силу на перемещение не умножишь, так как сила упругости меняется в процессе деформации пружины. Для нахождения работы переменной силы требуется интегрирование. Мы не будем приводить здесь вывод, а сразу выпишем конечный результат.

Оказывается, сила упругости пружины также является консервативной. Её работа зависит лишь от величин x_{1} и x_{2} и определяется формулой:

A=frac{kx_{displaystyle 1}^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}-frac{displaystyle kx_{displaystyle 2}^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}.

Величина

W=frac{displaystyle kx^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}

называется потенциальной энергией деформированной пружины (x — величина деформации).

Следовательно,

A=W_{1}-W_{2}=- Delta W,

что полностью аналогично формулам (3) и (4).

к оглавлению ▴

Закон сохранения механической энергии.

Консервативные силы называются так потому, что сохраняют механическую энергию замкнутой системы тел.

Механическая энергия E тела равна сумме его кинетической и потенциальной энергий:

E=K+W.

Механическая энергия системы тел равна сумме их кинетических энергий и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.

Предположим, что тело совершает движение под действием силы тяжести и/или силы упругости пружины. Будем считать, что трения нет. Пусть в начальном положении кинетическая и потенциальная энергии тела равны K_{1} и W_{1} , в конечном положении — K_{2} и W_{2}. Работу внешних сил при перемещении тела из начального положения в конечное обозначим A.

По теореме о кинетической энергии

K_{2}-K_{1}=A.

Но работа консервативных сил равна разности потенциальных энергий:

A=W_{1}-W_{2}.

Отсюда получаем:

K_{2}-K_{1}=W_{1}-W_{2},

или

K_{1}+W_{1}=K_{2}+W_{2}.

Левая и правая части данного равенства представляют собой механическую энергию тела в начальном и конечном положении:

E_{1}=E_{2}.

Следовательно, при движении тела в поле силы тяжести и/или на пружине механическая энергия тела остаётся неизменной при отсутствии трения. Справедливо и более общее утверждение.

Закон сохранения механической энергии. Если в замкнутой системе действуют только консервативные силы, то механическая энергия системы сохраняется.

При этих условиях могут происходить лишь превращения энергии: из кинетической в потенциальную и наоборот. Общий запас механической энергии системы остаётся постоянным.

к оглавлению ▴

Закон изменения механической энергии.

Если между телами замкнутой системы имеются силы сопротивления (сухое или вязкое трение), то механическая энергия системы будет уменьшаться. Так, автомобиль останавливается в результате торможения, колебания маятника постепенно затухают и т. д. Силы трения неконсервативны: работа силы трения очевидным образом зависит от пути, по которому перемещается тело между данными точками. В частности, работа силы трения по замкнутому пути не равна нулю.

Снова рассмотрим движение тела в поле силы тяжести и/или на пружине. Вдобавок на тело действует сила трения, которая за рассматриваемый промежуток времени совершает отрицательную работу A_{TP}. Работу консервативных сил (тяжести и упругости) по-прежнему обозначаем A.

Изменение кинетической энергии тела равно работе всех внешних сил:

K_{2}-K_{1}=A+A_{TP}.

Но A=W_{1}-W_{2}, следовательно

K_{2}-K_{1}=W_{1}-W_{2}+A_{TP}.

Отсюда

K_{2}+W_{2}-(K_{1}+W_{1})=A_{TP},

или

E_{2}-E_{1}=A_{TP}.

В левой части стоит величина Delta E=E_{2}-E_{1} — изменение механической энергии тела:

Delta E=A_{TP}.

Итак,при движении тела в поле силы тяжести и/или на пружине изменение механической энергии тела равно работе силы трения. Так как работа силы трения отрицательна,изменение механической энергии также отрицательно: механическая энергия убывает.
Справедливо и более общее утверждение.

Закон изменения механической энергии. Изменение механической энергии замкнутой системы равно работе сил трения, действующих внутри системы.

Ясно, что закон сохранения механической энергии является частным случаем данного утверждения.

Конечно, убыль механической энергии не противоречит общефизическому закону сохранения энергии. В данном случае механическая энергия превращается в энергию теплового движения частиц вещества и их потенциальную энергию взаимодействия друг с другом, т. е. переходит во внутреннюю энергию тел системы.

Благодарим за то, что пользуйтесь нашими публикациями.
Информация на странице «Энергия.» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в высшее учебное заведение или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими материалами из данного раздела.

Публикация обновлена:
08.05.2023

Источник

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти лекарство от сахарного диабета
  • Как найти долю листа
  • Как найти свой птс в электронном виде
  • Как найти место где никого нет
  • Как найти клад царских монет