กฎการอนุรักษ์พลังงาน พลังงานจลน์และศักย์ไฟฟ้า
คุณยังสามารถแสดงผลกระทบที่ไม่ยืดหยุ่นอย่างยิ่งโดยใช้ลูกบอลดินน้ำมัน (ดินเหนียว) เคลื่อนที่เข้าหากัน ถ้ามวลของลูก ม 1 และ ม 2 ความเร็วก่อนกระทบ จากนั้น ใช้กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม เขียนได้ดังนี้
หากลูกบอลเคลื่อนที่เข้าหากันก็จะเคลื่อนที่ต่อไปในทิศทางที่ลูกบอลเคลื่อนที่ด้วยโมเมนตัมมาก ในกรณีพิเศษ ถ้ามวลและความเร็วของลูกบอลเท่ากัน ดังนั้น
ให้เราหาคำตอบว่าพลังงานจลน์ของลูกบอลเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในระหว่างการกระทบกระแทกจากศูนย์กลางอย่างไม่ยืดหยุ่นอย่างยิ่ง เนื่องจากในกระบวนการชนกันของลูกบอลระหว่างกัน มีแรงที่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเสียรูป แต่ขึ้นอยู่กับความเร็วของลูกบอล เรากำลังเผชิญกับแรงที่คล้ายกับแรงเสียดทาน ดังนั้นจึงไม่ควรปฏิบัติตามกฎการอนุรักษ์พลังงานกล เนื่องจากการเสียรูปจึงมี "การสูญเสีย" ของพลังงานจลน์ซึ่งส่งผ่านไปยังพลังงานความร้อนหรือรูปแบบอื่น ( การกระจายพลังงาน). "การสูญเสีย" นี้สามารถกำหนดได้จากความแตกต่างของพลังงานจลน์ก่อนและหลังการกระแทก:
.
จากที่นี่เราได้รับ:
 |
(5.6.3) |
หากร่างกายที่ถูกกระแทกเริ่มนิ่ง (υ 2 = 0) ดังนั้น
เมื่อไหร่ ม 2 >> ม 1 (มวลของวัตถุที่ไม่เคลื่อนไหวมีขนาดใหญ่มาก) จากนั้นพลังงานจลน์เกือบทั้งหมดที่ตกกระทบจะถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่น ตัวอย่างเช่น เพื่อให้ได้รูปทรงที่มีนัยสำคัญ ทั่งต้องมีขนาดใหญ่กว่าค้อน
เมื่อเป็นเช่นนั้น พลังงานเกือบทั้งหมดถูกใช้ไปกับการเคลื่อนที่ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ไม่ใช่กับการเสียรูปถาวร (เช่น ค้อน - ตะปู)
ผลกระทบที่ไม่ยืดหยุ่นอย่างยิ่งเป็นตัวอย่างของการที่พลังงานกล "สูญเสีย" ภายใต้การกระทำของแรงกระจาย
วิดีโอกวดวิชานี้จัดทำขึ้นเพื่อทำความรู้จักตนเองในหัวข้อ "กฎการอนุรักษ์พลังงานกล" ให้เรากำหนดพลังงานทั้งหมดและระบบปิดก่อน จากนั้นเรากำหนดกฎการอนุรักษ์พลังงานกลและพิจารณาว่าสามารถใช้ฟิสิกส์ในด้านใด เราจะกำหนดงานและเรียนรู้วิธีกำหนดโดยดูจากสูตรที่เกี่ยวข้อง
หัวข้อของบทเรียนเป็นหนึ่งในกฎพื้นฐานของธรรมชาติ - กฎการอนุรักษ์พลังงานกล.
เราได้พูดคุยกันก่อนหน้านี้เกี่ยวกับศักยภาพและพลังงานจลน์ และเกี่ยวกับความจริงที่ว่าร่างกายสามารถมีได้ทั้งพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ร่วมกัน ก่อนจะพูดถึงกฎการอนุรักษ์พลังงานกล ให้จำไว้ว่าคืออะไร พลังงานทั้งหมด. พลังงานกลเต็มรูปแบบเรียกว่าผลรวมของศักย์และพลังงานจลน์ของร่างกาย
ยังจำสิ่งที่เรียกว่าระบบปิด ระบบปิด- นี่คือระบบที่มีการกำหนดจำนวนของหน่วยงานที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันอย่างเคร่งครัด และไม่มีหน่วยงานอื่นใดจากภายนอกที่กระทำการในระบบนี้
เมื่อเราตัดสินใจเกี่ยวกับแนวคิดของพลังงานทั้งหมดและระบบปิด เราสามารถพูดถึงกฎการอนุรักษ์พลังงานกลได้ ดังนั้น, พลังงานกลทั้งหมดในระบบปิดของร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันผ่านแรงโน้มถ่วงหรือแรงยืดหยุ่น (แรงอนุรักษ์) ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างการเคลื่อนไหวของวัตถุเหล่านี้
เราได้ศึกษากฎการอนุรักษ์โมเมนตัม (FSI) แล้ว:
บ่อยครั้งที่มันเกิดขึ้นที่งานสามารถแก้ไขได้ด้วยความช่วยเหลือของกฎการอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัมเท่านั้น
เป็นการสะดวกที่จะพิจารณาการอนุรักษ์พลังงานโดยใช้การตกอย่างอิสระของร่างกายจากความสูงที่แน่นอนเป็นตัวอย่าง หากร่างกายพักอยู่ที่ระดับความสูงหนึ่งเมื่อเทียบกับโลก แสดงว่าร่างกายนี้มีพลังงานศักย์ ทันทีที่ร่างกายเริ่มเคลื่อนไหว ความสูงของร่างกายจะลดลงและพลังงานศักย์ก็ลดลงด้วย ในเวลาเดียวกันความเร็วก็เริ่มเพิ่มขึ้นพลังงานจลน์ปรากฏขึ้น เมื่อร่างกายเข้าใกล้พื้น ความสูงของร่างกายจะเป็น 0 พลังงานศักย์ก็เป็น 0 เช่นกัน และสูงสุดจะเป็นพลังงานจลน์ของร่างกาย นี่คือจุดที่เห็นการเปลี่ยนแปลงของพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์ (รูปที่ 1) สามารถพูดได้เช่นเดียวกันเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของร่างกายในทางกลับกันจากล่างขึ้นบนเมื่อร่างกายถูกโยนขึ้นในแนวตั้ง
ข้าว. 1. ร่างกายตกจากที่สูงอย่างอิสระ
ปัญหาเพิ่มเติม 1. "การล้มของร่างกายจากความสูงที่แน่นอน"
งาน 1
เงื่อนไข
ร่างกายอยู่ที่ความสูงจากพื้นผิวโลกและเริ่มตกอย่างอิสระ กำหนดความเร็วของร่างกายในขณะที่สัมผัสกับพื้น
โซลูชันที่ 1:
ความเร็วเริ่มต้นของร่างกาย ต้องหา.
พิจารณากฎการอนุรักษ์พลังงาน
ข้าว. 2. การเคลื่อนไหวของร่างกาย (ภารกิจที่ 1)
ที่จุดสูงสุด ร่างกายมีพลังงานศักย์เท่านั้น: . เมื่อร่างกายเข้าใกล้พื้น ความสูงของร่างกายเหนือพื้นดินจะเท่ากับ 0 ซึ่งหมายความว่าพลังงานศักย์ของร่างกายหายไป มันกลายเป็นจลนศาสตร์:
ตามกฎการอนุรักษ์พลังงานเราสามารถเขียน:
น้ำหนักตัวจะลดลง การแปลงสมการที่ระบุเราได้รับ:
คำตอบสุดท้ายจะเป็น: . เสียบค่าทั้งหมดเราได้รับ: .
ตอบ: .
ตัวอย่างของการแก้ปัญหา:
ข้าว. 3. ตัวอย่างการออกแบบวิธีแก้ปัญหาหมายเลข 1
ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้อีกทางหนึ่ง เช่น การเคลื่อนที่ในแนวดิ่งด้วยการเร่งความเร็วการตกอย่างอิสระ
โซลูชัน 2 :
ลองเขียนสมการการเคลื่อนที่ของร่างกายในการฉายภาพลงบนแกน:
เมื่อร่างกายเข้าใกล้พื้นผิวโลก พิกัดจะเป็น 0:
ความเร่งโน้มถ่วงนำหน้าด้วยเครื่องหมาย "-" เนื่องจากมันมุ่งตรงไปยังแกนที่เลือก
แทนที่ค่าที่รู้จัก เราได้รับว่าร่างกายตกลงไปตามกาลเวลา ทีนี้มาเขียนสมการความเร็วกัน:
สมมติว่าความเร่งการตกอย่างอิสระเท่ากัน เราจะได้:
เครื่องหมายลบหมายความว่าร่างกายกำลังเคลื่อนที่ไปในทิศทางของแกนที่เลือก
ตอบ: .
ตัวอย่างการออกแบบแนวทางแก้ไขปัญหาที่ 1 ในวิธีที่ 2
ข้าว. 4. ตัวอย่างการออกแบบวิธีแก้ปัญหาครั้งที่ 1 (วิธีที่ 2)
นอกจากนี้ เพื่อแก้ปัญหานี้ คุณสามารถใช้สูตรที่ไม่ขึ้นอยู่กับเวลา:
แน่นอน ควรสังเกตว่าเราพิจารณาตัวอย่างนี้โดยคำนึงถึงการไม่มีแรงเสียดทาน ซึ่งในความเป็นจริงแล้วกระทำในระบบใดๆ ให้เราหันไปที่สูตรและดูว่ากฎการอนุรักษ์พลังงานกลเขียนอย่างไร:
งานเพิ่มเติม2
ร่างกายตกลงมาจากที่สูงอย่างอิสระ กำหนดความสูงที่พลังงานจลน์มีค่าเท่ากับหนึ่งในสามของศักย์ ()
ข้าว. 5. ภาพประกอบสำหรับปัญหาหมายเลข 2
การตัดสินใจ:
เมื่อร่างกายอยู่ในที่สูง ก็มีพลังงานศักย์ และมีพลังงานศักย์เท่านั้น พลังงานนี้ถูกกำหนดโดยสูตร: 
.
นี่จะเป็นพลังงานทั้งหมดของร่างกาย
เมื่อร่างกายเริ่มเคลื่อนตัวลง พลังงานศักย์จะลดลง แต่ในขณะเดียวกัน พลังงานจลน์ก็เพิ่มขึ้นด้วย ที่ความสูงที่จะกำหนด ร่างกายจะมีความเร็ว V อยู่แล้ว สำหรับจุดที่สอดคล้องกับความสูง h พลังงานจลน์จะมีรูปแบบดังนี้
พลังงานศักย์ที่ความสูงนี้จะแสดงดังนี้: 
.
ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน พลังงานทั้งหมดของเราถูกอนุรักษ์ไว้ พลังงานนี้ 
ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง เราสามารถเขียนความสัมพันธ์ต่อไปนี้: (ตาม Z.S.E. )
เมื่อจำได้ว่าพลังงานจลน์ตามเงื่อนไขของปัญหาคือ เราสามารถเขียนได้ดังนี้
โปรดทราบ: มวลและความเร่งของการตกอย่างอิสระลดลง หลังจากการแปลงอย่างง่าย เราจะได้ความสูงที่อัตราส่วนนี้เป็นที่พอใจ
ตอบ:
ตัวอย่างงานที่ 2
ข้าว. 6. การกำหนดวิธีแก้ปัญหาครั้งที่ 2
ลองนึกภาพว่าวัตถุในกรอบอ้างอิงบางอย่างมีพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ หากระบบปิด เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงใดๆ จะมีการแจกจ่ายซ้ำ การเปลี่ยนแปลงของพลังงานประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่ง แต่พลังงานทั้งหมดยังคงเหมือนเดิมในมูลค่าของมัน (รูปที่ 7)
ข้าว. 7. กฎการอนุรักษ์พลังงาน
ลองนึกภาพสถานการณ์ที่รถเคลื่อนที่ไปตามถนนในแนวราบ คนขับดับเครื่องยนต์และขับต่อไปโดยดับเครื่องยนต์ จะเกิดอะไรขึ้นในกรณีนี้ (รูปที่ 8)?
ข้าว. 8. การเคลื่อนไหวของยานพาหนะ
ในกรณีนี้ รถมีพลังงานจลน์ แต่คุณทราบดีอยู่แล้วว่าเมื่อเวลาผ่านไปรถจะหยุด พลังงานหายไปไหนในกรณีนี้? อย่างไรก็ตาม พลังงานศักย์ของร่างกายในกรณีนี้ก็ไม่เปลี่ยนแปลง แต่เป็นค่าคงที่ที่สัมพันธ์กับโลก พลังงานเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นได้อย่างไร? ในกรณีนี้ พลังงานไปเพื่อเอาชนะแรงเสียดทาน หากเกิดการเสียดสีในระบบก็จะส่งผลต่อพลังงานของระบบนี้ด้วย เรามาดูกันว่ากรณีนี้เขียนการเปลี่ยนแปลงพลังงานอย่างไร
การเปลี่ยนแปลงพลังงานและการเปลี่ยนแปลงของพลังงานถูกกำหนดโดยการทำงานกับแรงเสียดทาน เราสามารถกำหนดงานของแรงเสียดทานได้โดยใช้สูตรซึ่งทราบจากคลาส 7 (แรงและการกระจัดกระจายไปในทิศทางตรงกันข้าม):
ดังนั้น เมื่อเราพูดถึงพลังงานและงาน เราต้องเข้าใจว่าทุกครั้งที่เราต้องคำนึงถึงความจริงที่ว่าพลังงานส่วนหนึ่งถูกใช้ไปเพื่อเอาชนะแรงเสียดทาน กำลังดำเนินการเพื่อเอาชนะแรงเสียดทาน งานคือปริมาณที่กำหนดลักษณะการเปลี่ยนแปลงในพลังงานของร่างกาย
โดยสรุปของบทเรียนนี้ ฉันอยากจะบอกว่างานและพลังงานเป็นปริมาณที่เกี่ยวข้องกันโดยเนื้อแท้ผ่านแรงกระทำ
งานเพิ่มเติม3
วัตถุสองชิ้น - แท่งที่มีมวลและลูกบอลดินน้ำมันที่มีมวล - เคลื่อนที่เข้าหากันด้วยความเร็วเท่ากัน () หลังจากการชนกัน ลูกบอลดินน้ำมันติดอยู่ที่บาร์ ร่างทั้งสองยังคงเคลื่อนที่ไปด้วยกัน กำหนดว่าส่วนใดของพลังงานกลที่เปลี่ยนเป็นพลังงานภายในของวัตถุเหล่านี้โดยคำนึงถึงความจริงที่ว่ามวลของแท่งเป็น 3 เท่าของมวลของลูกบอลดินน้ำมัน ()
การตัดสินใจ:
การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในสามารถแสดงได้โดย ดังที่คุณทราบ พลังงานมีหลายประเภท นอกจากกลไกแล้ว ยังมีพลังงานความร้อนและพลังงานภายในอีกด้วย
พลังงานกลรวมของระบบปิดของร่างกายยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
กฎการอนุรักษ์พลังงานสามารถแสดงเป็น
หากแรงเสียดทานกระทำระหว่างวัตถุ กฎการอนุรักษ์พลังงานจะได้รับการแก้ไข การเปลี่ยนแปลงของพลังงานกลทั้งหมดเท่ากับงานของแรงเสียดทาน
พิจารณาว่าร่างกายตกจากที่สูงอย่างอิสระ ชั่วโมง1. ร่างกายยังไม่เคลื่อนไหว (สมมติว่าเรากำลังถือไว้) ความเร็วเป็นศูนย์พลังงานจลน์เป็นศูนย์ พลังงานศักย์อยู่ที่ระดับสูงสุด เนื่องจากตอนนี้ร่างกายสูงกว่าสิ่งใดจากพื้นดินมากกว่าในสถานะ 2 หรือ 3
ในสถานะที่ 2 ร่างกายมีพลังงานจลน์ (เพราะได้พัฒนาความเร็วแล้ว) แต่พลังงานศักย์ลดลง เนื่องจาก h2 น้อยกว่า h1 ส่วนหนึ่งของพลังงานศักย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์
สถานะ 3 คือสถานะก่อนหยุด ร่างกายเหมือนเดิมเพิ่งแตะพื้นในขณะที่ความเร็วสูงสุด ร่างกายมีพลังงานจลน์สูงสุด พลังงานศักย์เป็นศูนย์ (ร่างกายอยู่บนพื้นดิน)
พลังงานกลทั้งหมดมีค่าเท่ากัน หากเราละเลยแรงต้านของอากาศ ตัวอย่างเช่น พลังงานศักย์สูงสุดในสถานะ 1 เท่ากับพลังงานจลน์สูงสุดในสถานะ 3
พลังงานจลน์หายไปไหน? หายไปอย่างไร้ร่องรอย? ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนไหวทางกลไม่เคยหายไปอย่างไร้ร่องรอยและไม่เคยเกิดขึ้นด้วยตัวเอง ในระหว่างการชะลอตัวของร่างกายเกิดความร้อนขึ้นที่พื้นผิว อันเป็นผลมาจากการกระทำของแรงเสียดทานพลังงานจลน์ไม่ได้หายไป แต่กลายเป็นพลังงานภายในของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุล
ในปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพใด ๆ พลังงานจะไม่เกิดขึ้นและไม่หายไป แต่เปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น
สิ่งสำคัญที่ต้องจำ
1) แก่นแท้ของกฎการอนุรักษ์พลังงาน
รูปแบบทั่วไปของกฎการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงพลังงานมีรูปแบบ
ศึกษากระบวนการทางความร้อน เราจะพิจารณาสูตร 
ในการศึกษากระบวนการทางความร้อนจะไม่พิจารณาการเปลี่ยนแปลงของพลังงานกล กล่าวคือ
ให้เราสรุปผลลัพธ์ที่ได้รับในส่วนก่อนหน้า พิจารณาระบบที่ประกอบด้วยอนุภาค N ที่มีมวล ปล่อยให้อนุภาคมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันด้วยแรงที่โมดูลขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอนุภาคเท่านั้น ในส่วนที่แล้ว เราได้กำหนดว่ากองกำลังดังกล่าวเป็นแนวอนุรักษ์นิยม
ซึ่งหมายความว่างานที่ทำโดยกองกำลังเหล่านี้กับอนุภาคจะถูกกำหนดโดยการกำหนดค่าเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายของระบบ สมมติว่านอกจากแรงภายในแล้ว อนุภาคที่ i ยังได้รับผลกระทบจากแรงอนุรักษ์ภายนอกและแรงไม่อนุรักษ์จากภายนอก แล้วสมการ การเคลื่อนไหวที่ iอนุภาคจะมีลักษณะเหมือน
ทวีคูณ สมการที่ iเมื่อบวกสมการ N ทั้งหมดเข้าด้วยกัน เราจะได้:
ด้านซ้ายแสดงถึงการเพิ่มขึ้นของพลังงานจลน์ของระบบ:
(ดู (19.3)). จากสูตร (23.14) - (23.19) เทอมแรกทางด้านขวาเท่ากับการลดลงของพลังงานศักย์ของปฏิกิริยาของอนุภาค:
ตาม (22.1) เทอมที่สองใน (24.2) เท่ากับการลดลงของพลังงานศักย์ของระบบในสนามภายนอกของกองกำลังอนุรักษ์นิยม:
สุดท้าย เทอมสุดท้ายใน (24.2) เป็นงานของกองกำลังภายนอกที่ไม่อนุรักษ์นิยม:
โดยคำนึงถึงสูตร (24.3)- (24.6) เราแสดงความสัมพันธ์ (24.2) ดังนี้:
ค่า
(24.8)
คือพลังงานกลทั้งหมดของระบบ
หากไม่มีแรงภายนอกที่ไม่อนุรักษ์นิยม ทางด้านขวาของสูตร (24.7) จะเท่ากับศูนย์ ดังนั้น พลังงานทั้งหมดของระบบจะคงที่:
ดังนั้นเราจึงได้ข้อสรุปว่าพลังงานกลทั้งหมดของระบบวัตถุซึ่งถูกกระทำโดยกองกำลังอนุรักษ์นิยมเท่านั้นยังคงที่ ข้อความนี้มีสาระสำคัญของกฎพื้นฐานของกลศาสตร์ข้อใดข้อหนึ่ง - กฎการอนุรักษ์พลังงานกล
สำหรับระบบปิด คือ ระบบที่ร่างกายไม่ได้รับผลกระทบจากแรงภายนอกใดๆ ความสัมพันธ์ (24.9) มีรูปแบบ
ในกรณีนี้ กฎหมายอนุรักษ์พลังงานได้กำหนดขึ้นดังนี้ พลังงานกลทั้งหมดของระบบปิดของร่างกาย ซึ่งระหว่างนั้นมีเพียงแรงอนุรักษ์ที่กระทำเท่านั้น ยังคงที่
หากในระบบปิด นอกจากแรงอนุรักษ์แล้ว ยังมีแรงที่ไม่อนุรักษ์ เช่น แรงเสียดทาน พลังงานกลทั้งหมดของระบบจะไม่ถูกอนุรักษ์ พิจารณากองกำลังที่ไม่อนุรักษ์นิยมภายนอกตาม (24.7) เราสามารถเขียน:
เมื่อรวมความสัมพันธ์นี้เข้าด้วยกัน เราจะได้:
กฎหมายการอนุรักษ์พลังงานสำหรับระบบอนุภาคที่ไม่ทำปฏิกิริยาได้กำหนดไว้ใน § 22 (ดูข้อความต่อไปนี้ สูตร (22.14))
พลังงานเป็นปริมาณสเกลาร์ หน่วย SI สำหรับพลังงานคือจูล
พลังงานจลน์และศักย์ไฟฟ้า
พลังงานมีสองประเภท - จลนศาสตร์และศักยภาพ
คำนิยาม
พลังงานจลน์คือพลังงานที่ร่างกายครอบครองเนื่องจากการเคลื่อนไหวของมัน:
คำนิยาม
พลังงานศักย์- นี่คือพลังงานซึ่งถูกกำหนดโดยการจัดเรียงของร่างกายร่วมกันตลอดจนธรรมชาติของกองกำลังปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุเหล่านี้
พลังงานศักย์ในสนามโน้มถ่วงของโลกคือพลังงานอันเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างแรงโน้มถ่วงของร่างกายกับโลก มันถูกกำหนดโดยตำแหน่งของร่างกายที่สัมพันธ์กับโลกและเท่ากับงานที่จะย้ายร่างกายจากตำแหน่งนี้ไปยังระดับศูนย์:
พลังงานศักย์คือพลังงานอันเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ของส่วนต่าง ๆ ของร่างกายซึ่งกันและกัน มันเท่ากับการทำงานของแรงภายนอกในความตึง (แรงอัด) ของสปริงที่ไม่ได้รูปโดยค่า:
ร่างกายสามารถมีได้ทั้งพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ในเวลาเดียวกัน
พลังงานกลทั้งหมดของร่างกายหรือระบบของร่างกายเท่ากับผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของร่างกาย (ระบบของร่างกาย):
กฎการอนุรักษ์พลังงาน
สำหรับระบบปิดของร่างกาย กฎการอนุรักษ์พลังงานนั้นใช้ได้:
ในกรณีที่แรงภายนอกกระทำต่อร่างกาย (หรือระบบของร่างกาย) เช่น กฎการอนุรักษ์พลังงานกลไม่เป็นไปตามกฎเกณฑ์ ในกรณีนี้การเปลี่ยนแปลงพลังงานกลทั้งหมดของร่างกาย (ระบบของร่างกาย) เท่ากับแรงภายนอก:
กฎการอนุรักษ์พลังงานช่วยให้คุณสร้างความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่าง หลากหลายรูปแบบการเคลื่อนที่ของสสาร เช่นเดียวกับ มันใช้ได้ไม่เพียง แต่สำหรับ แต่สำหรับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติทั้งหมด กฎการอนุรักษ์พลังงานกล่าวว่าพลังงานในธรรมชาติไม่สามารถถูกทำลายได้เช่นเดียวกับที่ไม่สามารถสร้างขึ้นจากความว่างเปล่าได้
ในรูปแบบทั่วไปที่สุด กฎการอนุรักษ์พลังงานสามารถกำหนดได้ดังนี้
- พลังงานในธรรมชาติไม่ได้หายไปและไม่ถูกสร้างขึ้นอีก แต่เปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่าง 1
| ออกกำลังกาย | กระสุนพุ่งด้วยความเร็ว 400 m/s งานดินและผ่านไปยังจุดแวะ 0.5 ม. กำหนดความต้านทานของเพลาต่อการเคลื่อนที่ของกระสุนถ้ามวลของมันคือ 24 ก. |
| การตัดสินใจ | แรงต้านทานของเพลาเป็นแรงภายนอก ดังนั้นงานของแรงนี้จึงเท่ากับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานจลน์ของกระสุน: เนื่องจากแรงต้านทานของเพลาอยู่ตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของกระสุน แรงกระทำนี้คือ: การเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์ของกระสุน: จึงสามารถเขียนได้ว่า ดังนั้นแรงต้านทานของกำแพงดิน: ลองแปลงหน่วยเป็นระบบ SI: g kg คำนวณแรงต้าน: |
| ตอบ | แรงต้านทานเพลา 3.8 kN. |
ตัวอย่าง 2
| ออกกำลังกาย | มวล 0.5 กก. ตกลงมาจากความสูงระดับหนึ่งบนจานมวล 1 กก. ซึ่งติดตั้งบนสปริงที่มีค่าสัมประสิทธิ์ความแข็ง 980 นิวตัน/เมตร กำหนดมูลค่า แรงอัดสูงสุดสปริงถ้าในขณะที่กระแทกโหลดมีความเร็ว 5 m / s ผลกระทบไม่ยืดหยุ่น |
| การตัดสินใจ | จดไว้ครับสำหรับสินค้าระบบปิด+แผ่นครับ เนื่องจากผลกระทบไม่ยืดหยุ่น เราจึงมี: ดังนั้นความเร็วของจานกับโหลดหลังจากการกระแทก:
ตามกฎการอนุรักษ์พลังงานพลังงานกลรวมของโหลดพร้อมกับเพลตหลังการกระแทกจะเท่ากับพลังงานศักย์ของสปริงอัด: |
