Закон сохранения механической энергии: Презентация по физике

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
ПОЛНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ
Мы ранее говорили о потенциальной и кинетической энергии, а
также о том, что тело может обладать вместе и потенциальной, и
кинетической энергией. Прежде чем говорить о законе сохранения
механической энергии вспомним, что такое полная энергия.
Полной механической энергией называют сумму потенциальной и кинетической
энергий тела.
ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА
Также вспомним, что называют замкнутой системой.
Замкнутая система – это такая система, в которой находится строго
определенное количество взаимодействующих между собой тел и никакие
другие тела извне на эту систему не действуют.
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Когда мы определились с понятием полной энергии и замкнутой системы, можно говорить о законе
сохранения механической энергии.
Полная механическая энергия в замкнутой системе тел,
взаимодействующих друг с другом посредством сил тяготения
или сил упругости (консервативных сил), остается неизменной
при любом движении этих тел.
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Мы уже изучали закон сохранения импульса (ЗСИ):
Очень часто случается так, что поставленные задачи можно решить
только с помощью законов сохранения энергии и импульса.
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Рассмотреть сохранение энергии удобно на примере свободного
падения тела с некоторой высоты. Если некоторое тело
находится в состоянии покоя на некоторой высоте относительно
земли, то это тело обладает потенциальной энергией. Как
только тело начинает свое движение, высота тела уменьшается,
уменьшается и потенциальная энергия. При этом начинает
нарастать скорость, появляется энергия кинетическая. Когда
тело приблизилось к земле, то высота тела равна 0,
потенциальная энергия тоже равна 0, а максимальной будет
являться кинетическая энергия тела. Вот здесь и
просматривается превращение потенциальной энергии в
кинетическую (см. рис.). То же самое можно сказать о движении
тела наоборот, снизу вверх, когда тело бросают вертикально
вверх.
Рассмотрим простейший случай свободного падения тела.
В данном случае система состоит из двух тел: падающего тела и
земли. На тело будет действовать только сила тяжести F = mg.
E  E p1  mgh1 , Ek1  0
mv22
E  Ek 2  E p 2 
 mgh2
2
mv32
E  Ek 3 
, E p3  0
2
Ек1 + Ер1 = Ек2 + Ер2 = Ек3 + Ер3
РЕШИМ ЗАДАЧУ: ТЕЛО НАХОДИТСЯ НА ВЫСОТЕ 5 М ОТ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ И
НАЧИНАЕТ СВОБОДНО ПАДАТЬ. ОПРЕДЕЛИТЕ СКОРОСТЬ ТЕЛА В
МОМЕНТ СОПРИКОСНОВЕНИЯ С ЗЕМЛЕЙ.
Оформим решение задачи:
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ В СЛУЧАЕ НАЛИЧИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ
Представьте себе, что тело в некоторой системе отсчета обладает кинетической и потенциальной
энергией. Если система замкнутая, то при каком-либо изменении произошло перераспределение,
превращение одного вида энергии в другой, но полная энергия остается по своему значению той же
самой.
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ В СЛУЧАЕ НАЛИЧИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ
Представьте себе ситуацию, когда по горизонтальной дороге движется автомобиль. Водитель выключает
мотор и продолжает движение уже с выключенным мотором. Что в этом случае происходит?
В данном случае автомобиль обладает
кинетической энергией. Но вы прекрасно
знаете, что с течением времени автомобиль
остановится. Куда девалась в этом случае
энергия? Ведь потенциальная энергия тела в
данном случае тоже не изменилась, она была
какой-то постоянной величиной относительно
Земли. Как произошло изменение энергии? В
данном случае энергия пошла на преодоление
сил трения.
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ В СЛУЧАЕ НАЛИЧИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ
Если в системе встречается трение, то оно также влияет на энергию этой системы. Посмотрим,
как записывается в данном случае изменение энергии.
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ В СЛУЧАЕ НАЛИЧИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ
Изменяется энергия, и это изменение энергии определяется работой против силы трения.
Определить работу силы трения мы можем с помощью формулы, которая известна из 7 класса
(сила и перемещение направлены противоположно):
ЗАПОМНИТЕ!!!
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ В СЛУЧАЕ НАЛИЧИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ
Итак, когда мы говорим об энергии и работе, то должны понимать,
что каждый раз мы должны учитывать и то, что часть энергии
расходуется на преодоление сил трения. Совершается работа по
преодолению сил трения. Работа является величиной, которая
характеризует изменение энергии тела.
В заключение урока хотелось бы сказать, что работа и энергия по
сути своей связанные величины через действующие силы.