закон збереження енергії для механічного руху

Розглянемо енергію, якою володіють тіла, взаємодіють тільки один з одним. Нагадаємо, що такі тіла утворюють замкнену систему тіл.

Коли тіла взаємодіють силою пружності або силою тяжіння, досконала цими силами робота дорівнює взятому з протилежним знаком зміни потенційної енергії системи.
Але сили взаємодії можуть викликати зміну і швидкостей тіл, а отже, і зміна їх кінетичної енергії. Згідно з теоремою про кінетичну енергію робота сили, що діє на тіло, дорівнює зміні його кінетичної енергії. Отже, робота сил взаємодії між тілами дорівнює за величиною і збігається за знаком із зміною кінетичної енергії взаємодіючих тіл.

Отже, ми бачимо, що одна і та ж робота сил взаємодії дорівнює зміні потенційної енергії, взятому зі знаком «-», і зміни кінетичної енергії, взятому зі знаком «+». Це означає, що зміна кінетичної енергії дорівнює взятому з протилежним знаком зміни потенційної енергії.
Якщо потенційна енергія збільшується, то кінетична енергія на стільки ж зменшується і навпаки, коли потенційна енергія зменшується, зростає кінетична.

Суму потенційної і кінетичної енергії тіл називають повною механічною енергією. З наведених нами міркувань слід закон збереження механічної енергії замкнутої системи тіл.
Повна механічна енергія замкнутої системи тіл залишається незмінною при будь-яких рухах тел цієї системи, якщо між тілами діють сили тяжіння або сили пружності.
Перетворення потенційної енергії в кінетичну або кінетичної в потенційну – одне з найчудовіших явищ в природі. Це головна відмітна властивість енергії. Надалі ми ознайомимося з багатьма іншими прикладами перетворень одного виду енергії в інший.

Закон збереження енергії дозволяє краще зрозуміти фізичний зміст роботи. З того факту, що одна і та ж робота призводить до збільшення кінетичної енергії і такого ж зменшення потенційної енергії, слід, що робота дорівнює енергії, яка зазнала перетворення з одного виду в інший.
У дев’ятому розділі ми ознайомилися з законом збереження імпульсу замкнутої системи тіл. Тепер ми отримали другий закон збереження – закон збереження енергії. Ці два закони носять самий загальний характер і є абсолютно точними навіть тоді, коли закони механіки Ньютона перестають бути справедливими.
Якщо система тіл не є замкнутим, наприклад на одне з тіл цієї системи діє зовнішнє тіло, яке не належить до системи, то повна механічна енергія системи вже не залишається постійною. Коли підйомний кран піднімає вантаж, на вантаж діє не тільки сила тяжіння (сила його взаємодії з Землею), але і сила натягу троса. Тому система вантаж – Земля не є замкнутим.

Таким чином, повна механічна енергія цієї системи змінюється на величину роботи, досконалої силою натягу троса.
Якщо на тіло або тіла, що утворюють систему, діють зовнішні по відношенню до тієї системи сили, повна енергія системи змінюється на величину роботи, досконалої цими силами.

...
ПОДІЛИТИСЯ: