กฎการอนุรักษ์พลังงานจลน์ทั้งหมด พลังงานจลน์และศักย์ไฟฟ้า
พลังงาน- ค่าสากลที่สุดสำหรับการอธิบายปรากฏการณ์ทางกายภาพพลังงานคือปริมาณงานสูงสุดที่ร่างกายสามารถทำได้
พลังงานมีหลายประเภท ตัวอย่างเช่นในกลศาสตร์:
พลังงานศักย์ของแรงโน้มถ่วง
กำหนดโดยความสูง ชม..
- พลังงานศักย์ของการเสียรูปยืดหยุ่น
กำหนดโดยปริมาณของการเปลี่ยนรูป X.
- พลังงานจลน์ - พลังงานของการเคลื่อนไหวของร่างกาย
กำหนดโดยความเร็วของร่างกาย วี.
พลังงานสามารถถ่ายโอนจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่ง และยังสามารถแปลงจากประเภทหนึ่งไปอีกชนิดหนึ่งได้อีกด้วย
- พลังงานกลทั้งหมด
กฎการอนุรักษ์พลังงาน: ใน ปิดระบบร่างกายสมบูรณ์ พลังงานไม่เปลี่ยนแปลงที่ปฏิสัมพันธ์ใด ๆ ภายในระบบของร่างกายนี้ กฎหมายกำหนดข้อ จำกัด เกี่ยวกับกระบวนการในธรรมชาติ ธรรมชาติไม่อนุญาตให้พลังงานปรากฏขึ้นจากที่ไหนเลยและหายไปในที่ใดที่หนึ่ง บางทีมันอาจจะกลายเป็นแบบนี้เท่านั้น: ร่างกายสูญเสียพลังงานเท่าใดร่างกายอื่นได้มาเท่าใด พลังงานประเภทหนึ่งลดลงเท่าใดจึงถูกเพิ่มไปยังอีกประเภทหนึ่ง
ในกลศาสตร์เพื่อกำหนดประเภทของพลังงานจำเป็นต้องคำนึงถึงสามปริมาณ: ความสูงยกร่างขึ้นเหนือโลก ชม, การเสียรูป x, ความเร็วร่างกาย วี.
ค่าที่แนะนำก่อนหน้านี้ทั้งหมดมีลักษณะเฉพาะการเคลื่อนไหวทางกลเท่านั้น อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนที่ของสสารมีหลายรูปแบบ มีการเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปสู่อีกรูปแบบหนึ่งอย่างต่อเนื่อง จำเป็นต้องแนะนำปริมาณทางกายภาพที่บ่งบอกถึงการเคลื่อนที่ของสสารในทุกรูปแบบของการดำรงอยู่ด้วยความช่วยเหลือซึ่งจะสามารถเปรียบเทียบการเคลื่อนที่ของสสารในรูปแบบต่างๆในเชิงปริมาณได้
พลังงาน- การวัดการเคลื่อนที่ของสสารในทุกรูปแบบ คุณสมบัติหลักของพลังงานทุกประเภทคือการแปลงสภาพได้ ปริมาณพลังงานที่ร่างกายมีอยู่นั้นพิจารณาจากการทำงานสูงสุดที่ร่างกายสามารถทำได้ โดยใช้พลังงานจนหมด พลังงานเป็นตัวเลขเท่ากับงานสูงสุดที่ร่างกายสามารถทำได้ และวัดเป็นหน่วยเดียวกับงาน ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงของพลังงานจากประเภทหนึ่งไปสู่อีกประเภทหนึ่ง จำเป็นต้องคำนวณพลังงานของร่างกายหรือระบบก่อนและหลังการเปลี่ยนแปลงและนำความแตกต่างของพลังงานเหล่านั้นมาคำนวณ ความแตกต่างนี้เรียกว่า งาน: .
ดังนั้นปริมาณทางกายภาพที่บ่งบอกถึงความสามารถของร่างกายในการทำงานจึงเรียกว่าพลังงาน
พลังงานกลของร่างกายอาจเกิดจากการเคลื่อนไหวของร่างกายด้วยความเร็วที่แน่นอน หรือการมีอยู่ของร่างกายในสนามพลังที่อาจเกิดขึ้น
พลังงานจลน์.
พลังงานที่ร่างกายครอบครองเนื่องจากการเคลื่อนที่เรียกว่าจลนศาสตร์ งานที่ทำกับร่างกายนั้นเท่ากับการเพิ่มพลังงานจลน์ของมัน งานนี้ลองหากรณีที่ผลลัพท์ของแรงทั้งหมดที่ใช้กับร่างกายเท่ากับ .
งานที่ร่างกายทำเนื่องจากพลังงานจลน์เท่ากับการสูญเสียพลังงานนี้
พลังงานศักย์.
หากในแต่ละจุดในอวกาศมีวัตถุอื่นกระทำการกับวัตถุด้วยแรง ซึ่งขนาดอาจแตกต่างกันในแต่ละจุด กล่าวได้ว่าวัตถุอยู่ในสนามแรงหรือสนามแรง
หากแนวการกระทำของแรงเหล่านี้ผ่านจุดหนึ่ง - จุดศูนย์กลางแรงของสนาม - และขนาดของแรงขึ้นอยู่กับระยะห่างจากจุดศูนย์กลางนี้เท่านั้น แรงดังกล่าวจะเรียกว่าศูนย์กลาง และสนามของแรงดังกล่าวคือ เรียกว่าศูนย์กลาง (แรงโน้มถ่วงสนามไฟฟ้าของประจุจุด)
สนามแรงคงที่ในเวลาเรียกว่าคงที่
สนามที่แนวกระทำของกองกำลังเป็นเส้นตรงขนานกันซึ่งอยู่ห่างจากกันและกันเท่ากันจะเป็นเนื้อเดียวกัน
แรงทั้งหมดในกลศาสตร์แบ่งออกเป็นแบบอนุรักษ์นิยมและไม่อนุรักษ์นิยม (หรือแบบกระจาย)
กองกำลังที่ทำงานไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของวิถี แต่ถูกกำหนดโดยตำแหน่งเริ่มต้นและสุดท้ายของร่างกายในอวกาศเท่านั้นที่เรียกว่า ซึ่งอนุรักษ์นิยม.
การทำงานของกองกำลังอนุรักษ์นิยมตามเส้นทางปิดนั้นเป็นศูนย์ กองกำลังกลางทั้งหมดเป็นอนุรักษ์นิยม แรงของการเสียรูปยางยืดก็เป็นแรงอนุรักษ์เช่นกัน ถ้ากองกำลังอนุรักษ์นิยมกระทำการในสนามเท่านั้น สนามนั้นจะถูกเรียกว่าศักย์ (สนามโน้มถ่วง)
แรงที่ทำงานขึ้นอยู่กับรูปร่างของเส้นทางเรียกว่าไม่อนุรักษ์นิยม (แรงเสียดทาน)
พลังงานศักย์เรียกว่าเป็นส่วนหนึ่งของพลังงานกลทั้งหมดของระบบซึ่งถูกกำหนดโดยการจัดเรียงร่วมกันของร่างกายที่ประกอบขึ้นเป็นระบบและธรรมชาติของแรงของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน พลังงานศักย์คือพลังงานที่ร่างกายหรือส่วนต่างๆ ของร่างกายครอบครองเนื่องจากตำแหน่งสัมพัทธ์
แนวคิดเรื่องพลังงานศักย์มีการนำเสนอดังนี้ หากวัตถุอยู่ในสนามพลังที่มีศักยภาพ (เช่น ในสนามโน้มถ่วงของโลก) แต่ละจุดของสนามสามารถเชื่อมโยงกับฟังก์ชันบางอย่าง (เรียกว่า พลังงานศักย์) เพื่อให้งาน A 12, กระทำเหนือร่างกายโดยกองกำลังของสนามเมื่อมันเคลื่อนจากตำแหน่งที่ 1 ไปยังตำแหน่งอื่น 2 โดยพลการ, เท่ากับการลดลงของฟังก์ชันนี้บนเส้นทาง 1®2:
โดยที่ และ คือค่าของพลังงานศักย์ของระบบในตำแหน่งที่ 1 และ 2
ความสัมพันธ์ที่เป็นลายลักษณ์อักษรทำให้สามารถกำหนดค่าพลังงานศักย์ได้ถึงค่าคงที่การเติมที่ไม่ทราบค่าบางค่า อย่างไรก็ตามสถานการณ์นี้ไม่สำคัญเพราะ อัตราส่วนทั้งหมดจะรวมเฉพาะความแตกต่างของพลังงานศักย์ที่สอดคล้องกับสองตำแหน่งของร่างกาย ในแต่ละปัญหา มีการตกลงที่จะพิจารณาพลังงานศักย์ของตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งของร่างกายเท่ากับศูนย์ และนำพลังงานของตำแหน่งอื่นเทียบกับระดับศูนย์ รูปแบบเฉพาะของฟังก์ชันขึ้นอยู่กับลักษณะของสนามแรงและการเลือกระดับศูนย์ เนื่องจากระดับศูนย์ถูกเลือกโดยพลการ จึงสามารถมีค่าลบได้ ตัวอย่างเช่น หากเราเอาพลังงานศักย์ของวัตถุที่อยู่บนพื้นผิวโลกมาเป็นศูนย์ จากนั้นในสนามแรงโน้มถ่วงใกล้พื้นผิวโลก พลังงานศักย์ของวัตถุมวล m จะเพิ่มขึ้นเป็นชั่วโมงที่สูงกว่า พื้นผิวคือ (รูปที่ 5)
การกระจัดของร่างกายอยู่ที่ไหนภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วง
พลังงานศักย์ของร่างเดียวกันที่อยู่ก้นบ่อลึก H เท่ากับ
ในตัวอย่างที่พิจารณา เป็นเรื่องเกี่ยวกับพลังงานศักย์ของระบบร่างกาย-โลก
พลังงานศักย์สามารถครอบครองได้ไม่เพียงแค่ระบบของร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์เท่านั้น แต่สามารถถูกครอบงำโดยร่างกายเพียงตัวเดียว ในกรณีนี้ พลังงานศักย์ขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์ของส่วนต่างๆ ของร่างกาย
ให้เราแสดงพลังงานศักย์ของร่างกายที่ยืดหยุ่นได้
พลังงานศักย์ของการเสียรูปยางยืด ถ้าเราคิดว่าพลังงานศักย์ของวัตถุที่ไม่มีรูปร่างเป็นศูนย์ k- ค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น x- การเสียรูปของร่างกาย
ในกรณีทั่วไป ร่างกายสามารถมีพลังงานจลนศาสตร์และพลังงานศักย์ได้พร้อมกัน ผลรวมของพลังงานเหล่านี้เรียกว่า พลังงานกลเต็มรูปแบบร่างกาย: .
พลังงานกลทั้งหมดของระบบมีค่าเท่ากับผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของระบบ พลังงานทั้งหมดของระบบเท่ากับผลรวมของพลังงานทุกประเภทที่ระบบมีอยู่
กฎการอนุรักษ์พลังงานเป็นผลมาจากการสรุปข้อมูลการทดลองจำนวนมาก แนวคิดของกฎหมายนี้เป็นของ Lomonosov ซึ่งระบุกฎการอนุรักษ์สสารและการเคลื่อนไหว และการกำหนดปริมาณถูกกำหนดโดยแพทย์ชาวเยอรมันชื่อ Mayer และนักธรรมชาติวิทยาเฮล์มโฮลทซ์
กฎการอนุรักษ์พลังงานกล: ในด้านของกองกำลังอนุรักษ์นิยมเท่านั้น พลังงานกลทั้งหมดยังคงที่ในระบบที่แยกออกมา การปรากฏตัวของแรงกระจาย (แรงเสียดทาน) นำไปสู่การกระจาย (กระเจิง) ของพลังงานเช่น แปลงเป็นพลังงานประเภทอื่นและละเมิดกฎการอนุรักษ์พลังงานกล
กฎการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงพลังงานทั้งหมด: พลังงานทั้งหมดระบบแยกเป็นค่าคงที่
พลังงานไม่เคยหายไปและไม่ปรากฏขึ้นอีก แต่จะเปลี่ยนแปลงจากรูปแบบหนึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่งในปริมาณที่เท่ากันเท่านั้น นี่คือแก่นแท้ทางกายภาพของกฎการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน: ความไม่สามารถทำลายได้ของสสารและการเคลื่อนที่ของสสาร
พลังงาน- มาตรการสากล หลากหลายรูปแบบการเคลื่อนไหวและปฏิสัมพันธ์
การเปลี่ยนแปลงในการเคลื่อนที่ทางกลของวัตถุเกิดจากแรงที่กระทำต่อร่างกายจากวัตถุอื่น เพื่ออธิบายเชิงปริมาณกระบวนการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์ แนวคิดนี้ถูกนำมาใช้ในกลศาสตร์ กำลังแรงงาน.
ถ้าวัตถุเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและมีแรงคงที่กระทำต่อร่างกายนั้น F, ทำมุม α กับทิศทางของการเคลื่อนที่ แล้วงานของแรงนี้จะเท่ากับการฉายภาพของแรง F s ในทิศทางของการเคลื่อนที่ (F s = Fcosα) คูณด้วยการเคลื่อนที่ที่สอดคล้องกันของจุดที่ใช้ แรง:
หากเรานำส่วนของวิถีจากจุดที่ 1 ไปจุดที่ 2 การทำงานกับส่วนนั้นจะเท่ากับผลรวมเชิงพีชคณิตของงานเบื้องต้นในส่วนเล็กๆ ที่แยกจากกันของเส้นทาง ดังนั้นผลรวมนี้สามารถลดลงเป็นอินทิกรัลได้ 
หน่วยงาน - จูล(J): 1 J - งานที่ทำโดยแรง 1 N บนเส้นทาง 1 ม. (1 J = 1 N m)
เพื่อกำหนดลักษณะอัตราการทำงาน แนวคิดของอำนาจ ถูกนำมาใช้:
เมื่อเวลาผ่านไป dt บังคับ Fทำงาน F d rและพลังที่พัฒนาขึ้นโดยพลังนี้ในเวลาที่กำหนด 
กล่าวคือ มันเท่ากับผลคูณสเกลาร์ของเวกเตอร์แรงและเวกเตอร์ความเร็วที่จุดที่ใช้แรงนี้เคลื่อนที่ N คือค่าสเกลาร์
หน่วยพลังงาน - วัตต์(W): 1 W - กำลังงานที่ 1 J เสร็จสิ้นใน 1 วินาที (1 W = 1 J / s)
พลังงานจลน์และศักย์
พลังงานจลน์ของระบบเครื่องกลคือพลังงานของการเคลื่อนที่เชิงกลของระบบที่พิจารณา
บังคับ Fการกระทำกับร่างกายที่อยู่นิ่งและตั้งค่าให้เคลื่อนไหว ทำงาน และพลังงานของร่างกายที่เคลื่อนไหวเพิ่มขึ้นตามปริมาณงานที่ใช้ไป ดังนั้นงานที่ทำโดยกำลัง Fบนเส้นทางที่ร่างกายได้เดินทางในช่วงความเร็วที่เพิ่มขึ้นจาก 0 เป็น v นั้น จะถูกใช้ในการเพิ่มพลังงานจลน์ dT ของร่างกาย กล่าวคือ
ใช้กฎข้อที่สองของนิวตันและคูณด้วยการกระจัด d rเราได้รับ
(1)
จากสูตร (1) จะเห็นได้ว่าพลังงานจลน์ขึ้นอยู่กับมวลและความเร็วของร่างกาย (หรือจุด) เท่านั้น กล่าวคือ พลังงานจลน์ของร่างกายขึ้นอยู่กับสถานะของการเคลื่อนที่เท่านั้น
พลังงานศักย์- พลังงานกล ระบบร่างกายซึ่งถูกกำหนดโดยธรรมชาติของพลังแห่งปฏิสัมพันธ์ระหว่างพวกเขาและการจัดเรียงร่วมกันของพวกเขา
ให้ปฏิกิริยาของร่างกายซึ่งกันและกันดำเนินการโดยสนามแรง (เช่น สนามแรงยืดหยุ่น, สนามแรงโน้มถ่วง) ซึ่งมีลักษณะโดยข้อเท็จจริงที่ว่างานที่ทำโดยแรงที่กระทำในระบบเมื่อเคลื่อนที่ร่างกาย จากตำแหน่งแรกไปยังตำแหน่งที่สองไม่ได้ขึ้นอยู่กับวิถีการเคลื่อนที่ที่เกิดขึ้น แต่ขึ้นอยู่กับ .เท่านั้น ตำแหน่งเริ่มต้นและสุดท้ายของระบบ. เขตข้อมูลดังกล่าวเรียกว่า ศักยภาพและแรงที่กระทำต่อพวกมัน - ซึ่งอนุรักษ์นิยม. หากการทำงานของแรงขึ้นอยู่กับวิถีการเคลื่อนที่ของร่างกายที่เคลื่อนที่จากตำแหน่งหนึ่งไปอีกตำแหน่งหนึ่ง แรงดังกล่าวจะเรียกว่า กระจัดกระจาย; ตัวอย่างของแรงกระจายคือแรงเสียดทาน
รูปแบบเฉพาะของฟังก์ชัน P ขึ้นอยู่กับรูปแบบของสนามแรง ตัวอย่างเช่น พลังงานศักย์ของวัตถุมวล m ซึ่งเพิ่มความสูงเหนือพื้นผิวโลกเป็น h คือ (7)
พลังงานกลทั้งหมดของระบบคือพลังงานของการเคลื่อนที่เชิงกลและการโต้ตอบ:
กล่าวคือ เท่ากับผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์
กฎการอนุรักษ์พลังงาน.
กล่าวคือ พลังงานกลทั้งหมดของระบบยังคงที่ นิพจน์ (3) คือ กฎการอนุรักษ์พลังงานกล: ในระบบของวัตถุระหว่างที่แรงอนุรักษ์เท่านั้นกระทำ พลังงานกลทั้งหมดจะถูกอนุรักษ์ กล่าวคือ ไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป
ระบบเครื่องกลบนร่างกายซึ่งเรียกว่าเฉพาะกองกำลังอนุรักษ์ (ทั้งภายในและภายนอก) เท่านั้น ระบบอนุรักษ์นิยม
และเรากำหนดกฎการอนุรักษ์พลังงานกลดังนี้ ในระบบอนุรักษ์นิยม พลังงานกลทั้งหมดจะถูกอนุรักษ์ไว้.
9. ผลกระทบของร่างกายที่ยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่นอย่างยิ่ง
ตีเป็นการชนกันของร่างกายตั้งแต่ 2 ร่างขึ้นไปมีปฏิสัมพันธ์กันมาก เวลาอันสั้น.
เมื่อกระทบร่างกายจะเสียรูป แนวคิดของการกระแทกบอกเป็นนัยว่าพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของวัตถุที่กระทบนั้นจะถูกแปลงเป็นพลังงานของการเสียรูปยืดหยุ่นในเวลาสั้นๆ ในระหว่างการปะทะ จะมีการกระจายพลังงานระหว่างวัตถุที่ชนกัน การทดลองแสดงให้เห็นว่าความเร็วสัมพัทธ์ของวัตถุหลังจากการชนไม่ถึงค่าของมันก่อนการชน สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าไม่มีส่วนที่ยืดหยุ่นในอุดมคติและพื้นผิวที่เรียบในอุดมคติ อัตราส่วนขององค์ประกอบปกติของความเร็วสัมพัทธ์ของวัตถุหลังจากการกระแทกกับส่วนประกอบปกติของความเร็วสัมพัทธ์ของวัตถุก่อนการกระแทกจะถูกเรียก ปัจจัยการกู้คืนε: ε = ν n "/ν n โดยที่ ν n" - หลังจากกระทบ; ν n - ก่อนกระทบ
ถ้าสำหรับการชนกัน ε=0 ร่างกายดังกล่าวจะเรียกว่า ไม่ยืดหยุ่นอย่างแน่นอน, ถ้า ε=1 - ยืดหยุ่นได้เต็มที่. ในทางปฏิบัติ สำหรับร่างกายทั้งหมด 0<ε<1. Но в некоторых случаях тела можно с большой степенью точности рассматривать либо как абсолютно неупругие, либо как абсолютно упругие.
เส้นขีดเรียกว่าเส้นตรงผ่านจุดสัมผัสของร่างกายและตั้งฉากกับพื้นผิวที่สัมผัส จังหวะที่เรียกว่า ศูนย์กลางถ้าวัตถุที่ชนกันก่อนการกระแทกเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงผ่านจุดศูนย์กลางมวล ในที่นี้เราพิจารณาเฉพาะการกระแทกที่ยืดหยุ่นอย่างยิ่งและไม่ยืดหยุ่นอย่างยิ่งจากส่วนกลางเท่านั้น
ยืดหยุ่นได้ดีเยี่ยม- การชนกันของวัตถุสองชิ้นซึ่งเป็นผลมาจากการที่วัตถุทั้งสองไม่เกิดการเสียรูปซึ่งมีส่วนร่วมในการชนกันและพลังงานจลน์ทั้งหมดของวัตถุก่อนการกระแทกหลังจากการกระแทกจะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์เดิมอีกครั้ง
สำหรับผลกระทบที่ยืดหยุ่นอย่างยิ่ง กฎการอนุรักษ์พลังงานจลน์และกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเป็นที่พอใจ
ผลกระทบที่ไม่ยืดหยุ่นอย่างยิ่ง- การชนกันของสองร่างซึ่งเป็นผลมาจากการที่ร่างกายเชื่อมต่อกันซึ่งเคลื่อนที่ต่อไปโดยรวม สามารถแสดงให้เห็นผลกระทบที่ไม่ยืดหยุ่นอย่างยิ่งได้โดยใช้ลูกบอลดินน้ำมัน (ดินเหนียว) ที่เคลื่อนที่เข้าหากัน
ข้อความจากผู้ดูแลระบบ:
พวก! ใครที่อยากเรียนภาษาอังกฤษมานาน?
ไปที่และ รับสองบทเรียนฟรีที่ SkyEng School of English!
ฉันทำงานที่นั่น - เจ๋งมาก มีความคืบหน้า.
ในแอปพลิเคชันนี้ คุณสามารถเรียนรู้คำศัพท์ ฝึกการฟัง และการออกเสียง
ลองมัน. สองบทเรียนฟรีกับลิงค์ของฉัน!
คลิก
กฎที่สำคัญที่สุดข้อหนึ่งซึ่งปริมาณทางกายภาพ - พลังงานถูกสงวนไว้ในระบบที่แยกได้ กระบวนการที่ทราบทั้งหมดในลักษณะเป็นไปตามกฎหมายนี้โดยไม่มีข้อยกเว้น ในระบบที่แยกออกมา พลังงานสามารถเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น แต่ปริมาณยังคงที่
เพื่อให้เข้าใจว่ากฎคืออะไรและมาจากไหน ให้นำมวล m ที่เราตกลงมาสู่พื้นโลก ที่จุดที่ 1 ร่างกายอยู่ที่ความสูง h และหยุดนิ่ง (ความเร็วเท่ากับ 0) ที่จุดที่ 2 ร่างกายมีความเร็วที่แน่นอน v และอยู่ที่ระยะทาง h-h1 เมื่อถึงจุดที่ 3 ร่างกายมีความเร็วสูงสุดและเกือบจะอยู่บนโลกของเรา นั่นคือ h=0
ณ จุดที่ 1 ร่างกายมีพลังงานศักย์เท่านั้น เนื่องจากความเร็วของร่างกายเท่ากับ 0 ดังนั้นพลังงานกลทั้งหมดจึงเท่ากัน
พอเราปล่อยตัวก็เริ่มร่วง เมื่อตกลงมา พลังงานศักย์ของร่างกายจะลดลงเมื่อความสูงของร่างกายเหนือพื้นโลกลดลง และพลังงานจลน์เพิ่มขึ้นตามความเร็วของร่างกายที่เพิ่มขึ้น ในส่วน 1-2 เท่ากับ h1 พลังงานศักย์จะเท่ากับ
และพลังงานจลน์จะเท่ากันในขณะนั้น ( - ความเร็วของร่างกาย ณ จุดที่ 2):
ยิ่งร่างกายเข้าใกล้โลกมากเท่าไร พลังงานศักย์ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น แต่ในขณะเดียวกัน ความเร็วของร่างกายก็เพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้ พลังงานจลน์ นั่นคือ ณ จุดที่ 2 กฎการอนุรักษ์งานพลังงาน: พลังงานศักย์ลดลง พลังงานจลน์เพิ่มขึ้น
ที่จุดที่ 3 (บนพื้นผิวโลก) พลังงานศักย์เป็นศูนย์ (ตั้งแต่ h = 0) และพลังงานจลน์มีค่าสูงสุด (โดยที่ v3 คือความเร็วของร่างกายในขณะที่ตกลงสู่พื้นโลก) เนื่องจาก พลังงานจลน์ที่จุด 3 จะเท่ากับ Wk=mgh ดังนั้น ณ จุด 3 พลังงานทั้งหมดของร่างกายคือ W3=mgh และเท่ากับพลังงานศักย์ที่ความสูง ชั่วโมง สูตรสุดท้ายสำหรับกฎการอนุรักษ์พลังงานกลจะเป็นดังนี้
สูตรนี้เป็นการแสดงออกถึงกฎการอนุรักษ์พลังงานในระบบปิดซึ่งมีเพียงแรงอนุรักษ์เท่านั้นที่กระทำ: พลังงานกลทั้งหมดของระบบปิดของร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันโดยกองกำลังอนุรักษ์นิยมเท่านั้นจะไม่เปลี่ยนแปลงตามการเคลื่อนไหวใด ๆ ของร่างกายเหล่านี้ มีเพียงการเปลี่ยนแปลงร่วมกันของพลังงานศักย์ของร่างกายเป็นพลังงานจลน์และในทางกลับกัน
ในสูตรที่เราใช้
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:
กฎการอนุรักษ์พลังงานทำให้สามารถสร้างความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างรูปแบบต่างๆ ของการเคลื่อนที่ของสสารได้ เช่นเดียวกับ มันใช้ได้ไม่เพียง แต่สำหรับ แต่สำหรับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติทั้งหมด กฎการอนุรักษ์พลังงานกล่าวว่าพลังงานในธรรมชาติไม่สามารถถูกทำลายได้เช่นเดียวกับที่ไม่สามารถสร้างขึ้นจากความว่างเปล่าได้
ในรูปแบบทั่วไปที่สุด กฎการอนุรักษ์พลังงานสามารถกำหนดได้ดังนี้
- พลังงานในธรรมชาติไม่ได้หายไปและไม่ถูกสร้างขึ้นอีก แต่เปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่าง 1
| ออกกำลังกาย | กระสุนที่บินด้วยความเร็ว 400 m / s ชนกำแพงดินและเคลื่อนที่ไปยังจุดหยุด 0.5 ม. กำหนดความต้านทานของเพลาต่อการเคลื่อนที่ของกระสุนหากมวลของมันคือ 24 g |
| 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 กำหนดขนาดของแรงอัดสูงสุดของสปริง ถ้าในขณะที่กระแทก โหลดมีความเร็ว 5 เมตร/วินาที ผลกระทบไม่ยืดหยุ่น |
| การตัดสินใจ | จดไว้ครับสำหรับสินค้าระบบปิด+แผ่นครับ เนื่องจากผลกระทบไม่ยืดหยุ่น เราจึงมี: ดังนั้นความเร็วของจานกับโหลดหลังจากการกระแทก:
ตามกฎการอนุรักษ์พลังงานพลังงานกลรวมของโหลดพร้อมกับเพลตหลังการกระแทกจะเท่ากับพลังงานศักย์ของสปริงอัด: |
