Работа. Закон сохранения энергии

Рассмотрим ІІ закон Ньютона еще раз:
    из кинематики:     =>  Подставив вместо ускорения эту формулу получим:

Величина равная произведению , действующей на тело, на перемещение тела под действием данной силы называется работой данной силы.
скалярная величина

где 
Величина   называется кинетическая энергия Ек
 - конечная кинетическая энергия
 - начальная кинетическая энергия


или

А = Ек – Ек0 = ΔЕК = ΔК

2-е определение А:
Работа есть изменение кинетической энергии тела
а)  А силы тяжести 
Пусть тело свободно падает с высоты h0 и через время t будет находиться на высоте h т.е. совершит перемещение h - h0, тогда:
    
А = Fт Δr = mg (h – h0) = mgh – mgh0

т.к. h > h0 то справа значение будет «-»(отрицательным). Т.к. то  А должна быть «+» (положительной).
Чтобы этого избежать перед величиной справа поставим знак «-», тогда:

А = -mg (h - h0) = - (mgh – mgh0)

величина   mgh = П  называется потенциальной энергией тела, массой m, поднятого на высоту h.
П = mgh – конечная потенциальная энергия
П0= mgh0 – начальная потенциальная энергия
тогда     А = - (П – П0) = - ΔП
3-е определение А
Работа есть изменение потенциальной энергии взятой со знаком «-».
Рассмотрим второй случай – подъем:

А = FT Δh = mg (h - h0)

тело находясь на высоте h0 поднимается на высоту h.
Справа величина «+»  т.к.
h > h0  =>    mg(h - h0) > 0
Но слева   А < 0  т.к.   
Чтобы убрать это несоответствие справа снова поставим «-» и получим

А = -mg(h - h0) = -(mgh – mgh0)

Определение подтверждается

б) Рассмотрим А силы упругости А = <Fy> Δr,   Δr = Δx2- Δx1
т.к. Fy ~ Δx, а Δx всегда разное, то и Fy имеет разное значение в разных точках => необходимо рассматривать ,  тогда

. Подставляя вместо сил упругости их формулы и расскрывая скобки получим: ,  и вновь ставим знак «-» , т.к.  всегда. Следовательно формула для расчёта работы, выполняемой силой упругости будет иметь вид:
 , если  растяжение, то А<0, если сжатие, то А>0, разность энергий в скобках называется разностью потенциальных энергий деформированного тела
тогда       А = - Δ П    !!!

в) Рассмотрим А силы трения
А = Fтр Δr,   где Δr – тормозной путь
т.к.     всегда, то  Атр всегда <0
Атр = μNΔr или Атр = maΔr
     
!!!   т.к. при подъеме А есть изменение Екин и А есть одновременно изменение Ер, то Δ Екин= -Δ Ер
Ек – Ек0 = -(Ер – Ер0)

Закон сохранения энергии для одного тела:
Ер0+ Ек0 = Ек + Ер

Ер0+ Ек0 - начальная полная механическая энергия тела  W0
Ек + Ер - конечная полная механи-ческая энергия тела   W

Для двух тел:
Ек01 + Ер01 + Ек02 + Ер02 = Ек1 + Ер1 + Ек2 + Ер2

!!! Если W0 ≠ W   =>     W0 = W + Q, где Q или А – потери энергии на выделение тепла или А- работа  против Fтр.

Вернуться к конспектам урока

О сайте | Разработчики
Гродненская область, г. Лида, ул. Ленинская, д.15
e-mail: fizmatushki@yandex.ru