«Физика - 10 класс»
Как изменяются потенциальная, кинетическая и полная механическая энергии тела при его свободном падении вниз? если тело брошено вверх?
Обратимся к простой системе тел, состоящей из земного шара и поднятого над поверхностью Земли тела, например камня.
Камень падает под действием силы тяжести. Силу сопротивления воздуха учитывать не будем. Изменение кинетической энергии камня равно работе сил тяжести:
ΔЕк = Aт (5.23)
Изменение потенциальной энергии равно работе силы тяжести, взятой с обратным знаком:
ΔЕп = -Ат (5.24)
Работа силы тяжести, действующей со стороны камня на земной шар, практически равна нулю. Из-за большой массы земного шара его перемещением и изменением скорости можно пренебречь. Из формул (5.23) и (5.24) следует, что
ΔЕк = -ΔЕп. (5.25)
Равенство (5.25) означает, что увеличение кинетической энергии системы равно убыли её потенциальной энергии (или наоборот). Отсюда следует, что
ΔЕк + ΔЕп = 0,
или
Δ (Ек + Еп) = 0. (5.26)
Изменение суммы кинетической и потенциальной энергий системы равно нулю.
Полная механическая энергия Е равна сумме кинетической и потенциальной энергий тел, входящих в систему:
Е = Ек + Еп. (5.27)
Так как изменение полной энергии системы в рассматриваемом случае согласно уравнению (5.26) равно нулю, то энергия остаётся постоянной:
Е = Ек + Еп = const. (5.28)
,BR.
Закон сохранения механической энергии:
В изолированной системе, в которой действуют консервативные силы, механическая энергия сохраняется.
Закон сохранения механической энергии является частным случаем общего закона сохранения энергии.
Общий закон сохранения энергии: