Бұл бекіту білдіреді энергияның сақталу заңы механикалық процестер. Ол салдары болып табылады заңдар Ньютон. Сомасын E = Ek + Ep деп атайды толық механикалық энергиясымен. Механикалық энергияның сақталу заңы орындалады, тек сонда ғана дененің тұйық жүйеде өзара іс-қимыл консервативті емес күштер, бар күшімен олар үшін енгізуге болады түсінігі әлеуетті энергиясы.

Үлгісі қолдану энергияның сақталу заңын табу ең төмен беріктігі жеңіл нерастяжимой жіптер, жалғастыру дене массасы m кезінде оның айналу тік жазықтықта (міндет. Х. Гюйгенса). Сур. 1.20.1 деп шешім осы міндеттер.
Сурет 1.20.1.
– Міндетте беретін басылымдар оқырман Гюйгенса. – күші жіптің төменгі нүктесінде траекториясы
Үшін энергияның сақталу заңы дененің жоғарғы және төменгі нүктелерінде траекториясын жазылады:

Обратим назар күші жіптің әрқашан перпендикулярна дененің жылдамдығын; сондықтан ол жасайды.

Кезде ең төменгі айналу жылдамдығын жіптің керілуі жоғарғы нүктесінде нөлге тең, демек, центростремительное үдеуі дененің жоғарғы нүктесінде хабарланады тек ауырлық күші:

Осы арақатынастардың керек:

Центростремительное жеделдету төменгі нүктесінде құрылады күшімен және жіберілген қарама-қарсы:

Бұл кезде ең төменгі жылдамдығы дененің жоғарғы нүктесінде жіптің керілуі төменгі нүктесінде болады модуль бойынша тең
F = 6mg.
Беріктігі жіптер тиіс, әлбетте, тиіс, бұл мәні.

Әрине, бұл механикалық энергияның сақталу заңы алуға мүмкіндік берді арасындағы байланыс координаттары және жылдамдықпен дене екі түрлі нүктелерінде траекториясын талдау жасамай, заң дене қозғалысының барлық аралық нүктелерде. Заңын қолдану механикалық энергияның сақталу айтарлықтай дәрежеде жеңілдету, көптеген міндеттерді шешу.

Нақты жағдайларда, іс жүзінде, әрқашан қозғалатын дененің қатар күшімен тартылыс, серпімділік күшімен және басқа да консервативті күшімен жұмыс істейді үйкеліс күштері немесе кедергі күш ортаның.

Үйкеліс күші жоқ болып табылады консервативтік. Жұмыс күшінің, үйкеліс ұзындығынан тәуелді.

Бұл тұрғыдан зерттеледі құрайтын тұйықталған жүйесі қолданылады үйкеліс күштері, онда механикалық энергия сақталмайды. Бір бөлігі механикалық энергияға айналады ішкі энергия денелердің (қыздыру).

Кез келген жеке өзара іс-қимылдар энергия пайда болмайды және жоғалып кетпейді. Ол тек қана айналады бір формалары басқа.

Бұл эксперименттік белгіленген факт білдіреді іргелі табиғат заңы – энергияның сақталу жəне түрлену заңдары.

Нәтижелерінің бірі заң сақтау және консервативті болып табылады бекіту мүмкін еместігі туралы құру “мәңгі қозғалтқыш” (perpetuum mobile) – машиналар алатын неопределенно ұзақ жасауға, расходуя бұл ретте энергия (сур. 1.20.2).
Сурет 1.20.2.
Жобалардың бірі – “мәңгілік қозғалтқыш”. Неге бұл машина жұмыс істемейді?
Қазақстан тарихы сақтайды саны аз емес жобаларды “мәңгі қозғалтқыш”. Кейбір олардың қателер “өнертапқыш” анық, басқа бұл қателерді замаскированы күрделі аспаптың конструкциясымен, және оңай емес неге бұл машина жұмыс істемейді. Бесплодные құру талпыныстары “мәңгі қозғалтқыш” жалғасуда және біздің уақытта. Барлық осы әрекеттері ұшырайды сәтсіз, өйткені сақталу заңы және энергияның айналу “тыйым салады” жұмыс жоқ шығындар энергия.

Басында бұл бөлімнің біз атап өттік, онда энергия іспеттес, импульсу, – шамасы сақталып отырған. Алайда, алдыңғы сабақтарда біз сіздермен екендігіне барлық күштердің денеге әсер ететін, өзгеруіне әкеледі кинетикалық және әлеуетті энергия дененің, алайда, емес, энергияның сақталу заңы. Бұл сабақта біз бермеуден бастасақ және оған сақталу заңы толық механикалық энергия, сондай-ақ сөйлесейік, қандай жағдайда ол әділ.

1. Кіріспе

Сонымен, қарастырайық жиынтығы тел өзара іс-қимыл жасайтын тек бір-бірімен. Мұндай жиынтығы тел деп аталады тұйықталған жүйесі. Мұндай жүйе болуы мүмкін қалай кинетикалық және әлеуетті энергиясын. Кинетикалық – өйткені денесінің қозғала алады, ықтимал, өйткені дененің өзара іс-қимыл бір-бірімен.

Болсын – потенциалдық энергия жүйесінің бір уақыт сәтінде, ал жалпы кинетикалық энергиясы жүйесін тел сол уақытта. Әлеуетті және кинетикалық энергиясы осы денелердің қандай да бір басқа уақытта белгілейміз, тиісінше, арқылы және .

Алдыңғы сабақтарда біз анықтағандай, қашан дене өзара іс-қимыл жасайды, бір-бірімен ауырлық күшімен немесе серпімділік (басқа сөзбен айтқанда, әлеуетті немесе консервативті күштер) жасалған осы күшімен жұмыс тең алынған бастап қарама-қарсы белгімен өзгеруі ықтимал энергиясын тел жүйесі:

.

Екінші жағынан, сәйкес теоремасы туралы кинетикалық энергиясын, бұл жұмыс тең өзгерту кинетикалық энергиясы:

“Сол жақ бөліктерінде осы теңдікті бір сол шамасы – жұмыс күштерінің өзара іс-қимыл тел. Демек, және оң жақ бөліктері бір-біріне тең:

.

Енді, егер ауыстыру сол жағына кинетикалық және әлеуетті энергиясын тел алғашқы уақытта, ал оң жақ бөлігі, тиісінше, энергия екінші уақытта аламыз, өрнек, ол, шын мәнінде, болып табылады сақталу заңы толық механикалық энергиясы:

.

Бұл өрнектен көрініп тұрғандай, уақыт сақталады шамасы сомасына тең кинетикалық және әлеуетті энергия. Бұл шама деп аталады толық механикалық энергиясымен. Сонымен, біз ең маңызды заңдар механика – сақталу заңы толық механикалық энергиясы:

Толық механикалық энергия тұйық жүйесін тел, әлеуетті өзара іс-қимыл жасайтын күштері өзгеріссіз қалады кез келген қозғалысы тел.

Басқаша айтқанда, егер сіз қандай да бір күш қаупін арттырады энергия жүйесінің қандай да бір шамасын, ол азайтады кинетикалық энергиясы-осы жүйенің, оның үстіне, осындай шамасын.

Қарастырайық бірнеше мысалдар тұйық жүйелерін, өзара іс-қимыл жасайтын өзара әлеуетті күшімен. Біріншіден, қарастырайық дене іс-қимыл жасайтын күштері, ауырлық, мысалы жүйесін”, Жер – падающее денесі”. Мұндай жүйенің толық механикалық энергиясы:

.

Бұл тұрғыдан зерттеледі жүйесі қолданылады серпімділік күші болса, онда толық механикалық энергиясы запишется:

.

Сақталу заңы толық механикалық энергияның мүмкіндік береді оңай көптеген мақсаттарды шешуге механика, алайда, бұрын пайдалануға сақталу заңы энергия көз жеткізіңіз жүйесі тұйық және күшін олармен өзара іс-қимыл жасайды дененің ықтимал.

Әдебиеттер тізімі

Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. Физика 10. – М.: Просвещение, 2008.
А. П. Рымкевич. Физика. Задачник 10-11. – М.: Дрофа, 2006.
О. Я. Савченко. Есептер физикадан – М.: Наука, 1988.
А. В. Перышкин, В. В. Крауклис. Физика курсы. т. 1. – М.: Мем. оку-пед. изд. мин. просвещения РСФСР, 1957.
Қосымша ұсынылған ресурстарға сілтемелер Интернет желісі

Уикипедия (Көзі).
Physics.ru (Көзі).
Youtube.com (Көзі).
Youtube.com (Көзі).
Үй тапсырмасы

Шешіп міндеттері осы сабаққа дайындала аласың мәселелері 3 ГИА және мәселелері А4 БМЕ.

1. Міндеттері 358, 360, 362, 364, 366, 368, 370 сенбі міндеттерді А. П. Рымкевич изд. 10 (Көзі).

2. Пайдалана отырып сақталу заңы, энергияның, ойда есептеңіз жылдамдығы дененің еркін құлайтын отырып, белгілі бір биіктікті Жер бетінде. Салыстырыңыз алынған нәтиже, ол осыған орай, кинематикалық формулалар.

3. Мәселені шешетін келесі сұрақтар және жауаптар:

Тізімі сұрақ – жауап:

Сұрақ: Қайда девается энергия кезде дене өзара іс-қимыл жасайды диссипативными күшімен? Неге бұл ретте пайдалануға болмайды сақталу заңы толық механикалық энергиясы қандай?

Жауап: негізінен, энергия әсерінен диссипативті күштер ауысады жылу. Жалпы жағдайда, бұл энергия ауысады басқа, немеханическую энергия. Осылайша, біз пайдалануға заңда толық механикалық энергия, өйткені механика қабілетсіз сипаттау жылу, немесе қандай да бір басқа құбылыстар болып жатқан осы жүйеде.

Сұрақ: Орындалады ма, энергияның сақталу заңы, егер де денеге бір мезгілде әрекет етеді және ауырлық күші, серпімді күш?

Жауап: Иә, әрине, егер жүйе тел өзара іс-қимыл жасайды бірнеше консервативті емес күштер, және ол замкнута болса, онда сақталу заңы толық механикалық энергияның орындалады.

Сұрақ: Қалай әсер етеді энергия жүйесінің тел қолданысқа сыртқы күштер? Сохраняется ли бұл жағдайда толық механикалық энергиясы қандай?

Жауап: бұл жүйеге тел қолданылады сыртқы күш, – дейді жүйесі болудан тұйық, демек, сақталу заңы толық механикалық энергия және оған жұмыс істейді. Алайда, егер бұл жүйені қосу денесі, шара өзара іс-қимыл болып табылады, бұл сыртқы күш болса, онда бұл жаңа кеңейтілген жүйесі тұйық болады, және, демек, энергияның сақталу заңы болады, сондықтан.

Сұрақ: Спутник айналады бойынша орбитада айналасында Жер. Көмегімен зымыран қозғалтқыш, оның ауыстырды басқа орбитаға. Өзгерді ме, оның механикалық энергиясы қандай?

Жауап: Иә, энергия өзгерді, сонымен қатар, жүйе болудан тұйық жұмыс кезінде зымыран қозғалтқыш.