Školská encyklopédia. Zákon zachovania mechanickej energie Strata mechanickej energie a práca nepotencionálnych síl. Efektívnosť Autá

4.1. Strata mechanickej energie a práca nepotencionálnych síl. Efektívnosť Autá

Ak by zákon zachovania mechanickej energie platil v skutočných zariadeniach (ako je Oberbeck stroj), potom by sa dalo veľa výpočtov vykonať na základe rovnice:

T O + P O = T(t) + P(t) , (8)

Kde: T O + P O = E O- mechanická energia v počiatočnom časovom okamihu;

T(t) + P(t) = E(t)- mechanická energia v nejakom nasledujúcom časovom bode t.

Aplikujme vzorec (8) na stroj Oberbeck, kde môžete meniť výšku zaťaženia závitu (ťažisko tyčovej časti inštalácie nemení svoju polohu). Náklad zdvihneme do výšky h z nižšej úrovne (kde uvažujeme P=0). Systém so zdvihnutým bremenom nechajte spočiatku v pokoji, t.j. T O = 0, P O = mgh(m- hmotnosť zaťaženia závitu). Po uvoľnení bremena začína pohyb v systéme a jeho kinetická energia sa rovná súčtu energie translačného pohybu bremena a rotačného pohybu tyčovej časti stroja:

T= + , (9)

Kde - rýchlosť pohybu bremena dopredu;

, J- uhlová rýchlosť otáčania a moment zotrvačnosti tyčovej časti

Pre okamih, keď zaťaženie klesne na nulovú úroveň, zo vzorcov (4), (8) a (9) dostaneme:

m gh=
, (10)

Kde
,  0k - lineárne a uhlové rýchlosti na konci klesania.

Vzorec (10) je rovnica, z ktorej (v závislosti od experimentálnych podmienok) možno určiť rýchlosti A , hmotnosť m, moment zotrvačnosti J, alebo výška h.

Vzorec (10) však opisuje ideálny typ inštalácie, keď sa časti, ktoré sa pohybujú, nevznikajú žiadne trecie a odporové sily. Ak práca vykonaná takýmito silami nie je nulová, potom sa mechanická energia systému nešetrí. Namiesto rovnice (8) by sa v tomto prípade malo napísať:

T O +P O = T(t) + P(t) + A s , (11)

Kde A s- celková práca nepotencionálnych síl počas celého obdobia pohybu.

Pre stroj Oberbeck získame:

m gh =
, (12)

Kde ,  k - lineárne a uhlové rýchlosti na konci klesania za prítomnosti energetických strát.

V tu študovanej inštalácii pôsobia trecie sily na os kladky a prídavného bloku, ako aj atmosférické odporové sily počas pohybu bremena a otáčania tyčí. Práca týchto nepotencionálnych síl výrazne znižuje rýchlosť pohybu častí stroja.

V dôsledku pôsobenia nepotencionálnych síl sa časť mechanickej energie premieňa na iné formy energie: vnútornú energiu a energiu žiarenia. Zároveň pracovať Ako sa presne rovná celkovej hodnote týchto iných foriem energie, t.j. Základný, všeobecný fyzikálny zákon zachovania energie je vždy splnený.

Avšak v zariadeniach, kde dochádza k pohybu makroskopických telies, mechanická strata energie, určený množstvom prac Ako. Tento jav existuje vo všetkých skutočných strojoch. Z tohto dôvodu sa zavádza špeciálny koncept: faktor účinnosti - účinnosť. Tento koeficient určuje pomer užitočnej práce k uloženej (spotrebovanej) energii.

V Oberbeckovom stroji sa užitočná práca rovná celkovej kinetickej energii na konci klesania bremena na závit a účinnosti. sa určuje podľa vzorca:

efektívnosť.= (13)

Tu P O = mgh- uložená energia spotrebovaná (premenená) na kinetickú energiu stroja a na energetické straty rovnajúce sa Ako, T Komu- celková kinetická energia na konci klesania nákladu (vzorec (9)).

1. Zvážte voľný pád tela z určitej výšky h vzhľadom k povrchu Zeme (obr. 77). Na mieste A teleso je nehybné, preto má len potenciálnu energiu.V bode B na vysokej h 1 má teleso potenciálnu aj kinetickú energiu, keďže teleso má v tomto bode určitú rýchlosť v 1. V momente dotyku s povrchom Zeme je potenciálna energia telesa nulová, má len kinetickú energiu.

Pri páde telesa teda klesá jeho potenciálna energia a zvyšuje sa jeho kinetická energia.

Celková mechanická energia E nazývaný súčet potenciálnych a kinetických energií.

E = E n + E Komu.

2. Ukážme, že celková mechanická energia sústavy telies je zachovaná. Uvažujme ešte raz o páde telesa na povrch Zeme z bodu A presne tak C(pozri obr. 78). Budeme predpokladať, že teleso a Zem predstavujú uzavretý systém telies, v ktorom pôsobia len konzervatívne sily, v tomto prípade gravitácia.

Na mieste A celková mechanická energia telesa sa rovná jeho potenciálnej energii

E = E n = mgh.

Na mieste B celková mechanická energia telesa sa rovná

E = E p1 + E k1.
E n1 = mgh 1 , E k1 = .

Potom

E = mgh 1 + .

Rýchlosť tela v 1 možno nájsť pomocou kinematického vzorca. Od pohybu telesa z bodu A presne tak B rovná sa

s = h – h 1 = , potom = 2 g(h – h 1).

Nahradením tohto výrazu do vzorca pre celkovú mechanickú energiu dostaneme

E = mgh 1 + mg(h – h 1) = mgh.

Teda v bode B

E = mgh.

V okamihu dotyku povrchu Zeme (bod C) teleso má iba kinetickú energiu, teda jeho celkovú mechanickú energiu

E = E k2 = .

Rýchlosť tela v tomto bode možno zistiť pomocou vzorca = 2 gh, berúc do úvahy, že počiatočná rýchlosť tela je nulová. Po dosadení výrazu pre rýchlosť do vzorca pre celkovú mechanickú energiu získame E = mgh.

Takto sme získali, že v troch uvažovaných bodoch trajektórie sa celková mechanická energia telesa rovná rovnakej hodnote: E = mgh. K rovnakému výsledku dospejeme zvážením iných bodov trajektórie tela.

Celková mechanická energia uzavretej sústavy telies, v ktorej pôsobia len konzervatívne sily, zostáva pri akýchkoľvek interakciách telies sústavy nezmenená.

Toto tvrdenie je zákonom zachovania mechanickej energie.

3. V reálnych systémoch pôsobia trecie sily. Keď teda teleso v uvažovanom príklade voľne padá (pozri obr. 78), pôsobí sila odporu vzduchu, preto potenciálna energia v bode A viac celkovej mechanickej energie v bode B a na mieste C množstvom práce vykonanej silou odporu vzduchu: D E = A. V tomto prípade energia nezmizne, časť mechanickej energie sa premení na vnútornú energiu tela a vzduchu.

4. Ako už viete z kurzu fyziky v 7. ročníku, na uľahčenie ľudskej práce sa používajú rôzne stroje a mechanizmy, ktoré majú energiu a vykonávajú mechanickú prácu. Medzi takéto mechanizmy patria napríklad páky, bloky, žeriavy atď. Pri vykonávaní práce dochádza k premene energie.

Každý stroj sa teda vyznačuje veličinou, ktorá ukazuje, aká časť energie naň odovzdanej je užitočne využitá alebo aká časť dokonalej (celkovej) práce je užitočná. Toto množstvo sa nazýva efektívnosť(účinnosť).

Účinnosť h je hodnota rovnajúca sa pomeru užitočnej práce A n do plnej práce A.

Účinnosť sa zvyčajne vyjadruje v percentách.

h = 100 %.

5. Príklad riešenia problému

Parašutista s hmotnosťou 70 kg sa oddelil od nehybného závesného vrtuľníka a po preletení 150 m pred otvorením padáka nadobudol rýchlosť 40 m/s. Akú prácu vykonáva odpor vzduchu?

Dané:	Riešenie
m= 70 kg v 0 = 0 v= 40 m/s sh= 150 m	Pre nulovú úroveň potenciálnej energie volíme úroveň, pri ktorej parašutista nadobudol rýchlosť v. Potom, keď sa oddelil od vrtuľníka v počiatočnej polohe vo výške h celková mechanická energia parašutistu sa rovná jeho potenciálnej energii E=E n = mgh, keďže jeho kinetický
A?

ical energia v danej nadmorskej vyske je nulova. Po preletení vzdialenosti s= h, parašutista získal kinetickú energiu a jeho potenciálna energia na tejto úrovni sa stala nulovou. V druhej polohe sa teda celková mechanická energia parašutistu rovná jeho kinetickej energii:

E = E k = .

Potenciálna energia parašutistu E n pri oddelení od vrtuľníka sa nerovná kinetickej E k, keďže sila odporu vzduchu funguje. teda

A = E Komu - E P;

A =– mgh.

A=– 70 kg 10 m/s 2 150 m = –16 100 J.

Práca má znamienko mínus, pretože sa rovná strate celkovej mechanickej energie.

odpoveď: A= –16 100 J.

Samotestovacie otázky

1. Čo sa nazýva celková mechanická energia?

2. Formulujte zákon zachovania mechanickej energie.

3. Je splnený zákon zachovania mechanickej energie, ak na telesá sústavy pôsobí trecia sila? Vysvetli svoju odpoveď.

4. Čo ukazuje efektívnosť?

Úloha 21

1. Lopta s hmotnosťou 0,5 kg sa vrhá vertikálne nahor rýchlosťou 10 m/s. Aká je potenciálna energia lopty v jej najvyššom bode?

2. Pretekár s hmotnosťou 60 kg skáče z 10-metrovej plošiny do vody. Čo sa rovná: potenciálnej energii športovca vzhľadom na hladinu vody pred skokom; jeho kinetická energia pri vstupe do vody; jeho potenciálnu a kinetickú energiu vo výške 5 m vzhľadom na hladinu vody? Zanedbajte odpor vzduchu.

3. Určte účinnosť naklonenej roviny vysokej 1 m a dlhej 2 m, keď sa po nej pod vplyvom sily 40 N pohybuje bremeno s hmotnosťou 4 kg.

Hlavná kapitola 1

1. Druhy mechanického pohybu.

2. Základné kinematické veličiny (tab. 2).

tabuľka 2

názov	Označenie	Čo charakterizuje	Jednotka	Metóda merania	Vektorový alebo skalárny	Relatívne alebo absolútne
Súradnica a	X, r, z	polohu tela	m	Pravítko	Skalárne	Relatívna
Cesta	l	zmena polohy tela	m	Pravítko	Skalárne	Relatívna
Sťahovanie	s	zmena polohy tela	m	Pravítko	Vektor	Relatívna
čas	t	trvanie procesu	s	Stopky	Skalárne	Absolútna
Rýchlosť	v	rýchlosť zmeny polohy	pani	Rýchlomer	Vektor	Relatívna
Zrýchlenie	a	rýchlosť zmeny rýchlosti	m/s2	Akcelerometer	Vektor	Absolútna

3. Základné pohybové rovnice (tabuľka 3).

Tabuľka 3

	Priamočiare		Uniforma po obvode
	Uniforma	Rovnomerne zrýchlené
Zrýchlenie	a = 0	a= konštanta; a =	a = ; a= w2 R
Rýchlosť	v = ; vx =	v = v 0 + pri; vx = v 0X + sekera	v= ; w =
Sťahovanie	s = vt; sx=vxt	s = v 0t + ; sx=vxt+
Koordinovať	X = X 0 + vxt	X = X 0 + v 0xt +

4. Základné dopravné poriadky.

Tabuľka 4

Typ pohybu	Modul zrýchlenia a projekcia	Projekcia modulu a rýchlosti	Modul a projekcia posunutia	súradnica*	cesta*
Uniforma
Rovnomerne zrýchlené e

5. Základné dynamické veličiny.

Tabuľka 5

názov	Označenie	Jednotka	Čo charakterizuje	Metóda merania	Vektorový alebo skalárny	Relatívne alebo absolútne
Hmotnosť	m	kg	Zotrvačnosť	Interakcia, váženie na pákových váhach	Skalárne	Absolútna
sila	F	N	Interakcia	Váženie na pružinových váhach	Vektor	Absolútna
Impulz tela	p = m v	kgm/s	Stav tela	Nepriame	Vektor	Som príbuzný
Impulzná sila	Ft	NS	Zmena stavu tela (zmena hybnosti tela)	Nepriame	Vektor	Absolútna

6. Základné zákony mechaniky

Tabuľka 6

názov	Vzorec	Poznámka	Limity a podmienky použiteľnosti
Newtonov prvý zákon		Stanovuje existenciu inerciálnych vzťažných sústav	Platí: v inerciálnych referenčných sústavách; pre hmotné body; pre telesá pohybujúce sa oveľa nižšou rýchlosťou ako je rýchlosť svetla
Druhý Newtonov zákon	a =	Umožňuje určiť silu pôsobiacu na každé zo vzájomne pôsobiacich telies
Tretí Newtonov zákon	F 1 = F 2	Vzťahuje sa na obe interagujúce telá
Druhý Newtonov zákon (iná formulácia)	mvm v 0 = Ft	Nastavuje zmenu hybnosti telesa, keď naň pôsobí vonkajšia sila
Zákon zachovania hybnosti	m 1 v 1 + m 2 v 2 = = m 1 v 01 + m 2 v 02	Platí pre uzavreté systémy
Zákon zachovania mechanickej energie	E = E k + E P	Platí pre uzavreté systémy, v ktorých pôsobia konzervatívne sily
Zákon zmeny mechanickej energie	A= D E = E k + E P	Platí pre otvorené systémy, v ktorých pôsobia nekonzervatívne sily

7. Sily v mechanike.

8. Základné energetické veličiny.

Tabuľka 7

názov	Označenie	Jednotky merania	Čo charakterizuje	Vzťah k iným veličinám	Vektorový alebo skalárny	Relatívne alebo absolútne
Job	A	J	Meranie energie	A =Fs	Skalárne	Absolútna
Moc	N	W	Rýchlosť dokončenia práce	N =	Skalárne	Absolútna
Mechanická energia	E	J	Schopnosť vykonávať prácu	E = E n + E Komu	Skalárne	Relatívna
Potenciálna energia	E P	J	pozícia	E n = mgh E n =	Skalárne	Relatívna
Kinetická energia	E Komu	J	pozícia	E k =	Skalárne	Relatívna
Koeficient účinnosti			Ktorá časť dokončenej práce je užitočná?

Princíp zachovania energie je absolútne presný, neboli zaznamenané žiadne prípady jeho porušenia. Je to základný prírodný zákon, z ktorého ostatní vychádzajú. Preto je dôležité jej správne porozumieť a vedieť ju aplikovať v praxi.

Základný princíp

Neexistuje žiadna všeobecná definícia pojmu energia. Existujú rôzne jej typy: kinetická, tepelná, potenciálna, chemická. To však nevysvetľuje podstatu. Energia je určitá kvantitatívna charakteristika, ktorá bez ohľadu na to, čo sa stane, zostáva konštantná pre celý systém. Môžete sledovať, ako sa posúvajúci puk zastavil a vyhlásiť: energia sa zmenila! V skutočnosti nie: mechanická energia sa zmenila na tepelnú energiu, ktorej časť sa rozptýlila vo vzduchu a časť išla na topenie snehu.

Ryža. 1. Premena práce vynaloženej na prekonávanie trenia na tepelnú energiu.

Matematička Emmy Noetherová dokázala, že stálosť energie je prejavom rovnomernosti času. Táto veličina je invariantná vzhľadom na transport pozdĺž časovej súradnice, keďže zákony prírody sa v čase nemenia.

Budeme uvažovať o celkovej mechanickej energii (E) a jej druhoch – kinetickej (T) a potenciálnej (V). Ak ich spočítame, dostaneme výraz pre celkovú mechanickú energiu:

$E = T + V_((q))$

Zapísaním potenciálnej energie ako $V_((q))$ naznačujeme, že závisí výlučne od konfigurácie systému. Pod q rozumieme zovšeobecnené súradnice. Môžu to byť x, y, z v pravouhlom karteziánskom súradnicovom systéme alebo môžu byť akékoľvek iné. Najčastejšie sa zaoberajú karteziánskym systémom.

Ryža. 2. Potenciálna energia v gravitačnom poli.

Matematická formulácia zákona o zachovaní energie v mechanike vyzerá takto:

$\frac (d)(dt)(T+V_((q))) = 0$ – časová derivácia celkovej mechanickej energie je nulová.

Vo svojej bežnej integrálnej forme je vzorec pre zákon zachovania energie napísaný takto:

V mechanike sú zákonom stanovené obmedzenia: sily pôsobiace na systém musia byť konzervatívne (ich práca závisí len od konfigurácie systému). V prítomnosti nekonzervatívnych síl, napríklad trenia, sa mechanická energia premieňa na iné druhy energie (tepelnú, elektrickú).

Termodynamika

Pokusy o vytvorenie perpetum mobile boli charakteristické najmä pre 18. a 19. storočie – éru, keď boli vyrobené prvé parné stroje. Zlyhania však viedli k pozitívnemu výsledku: bol sformulovaný prvý termodynamický zákon:

$Q = \Delta U + A$ – spotrebované teplo sa vynakladá na prácu a zmenu vnútornej energie. Toto nie je nič iné ako zákon zachovania energie, ale pre tepelné motory.

Ryža. 3. Schéma parného stroja.

Úlohy

Bremeno s hmotnosťou 1 kg, zavesené na závite L = 2 m, sa vychýlilo tak, že výška zdvihu sa rovnala 0,45 m, a uvoľnilo sa bez počiatočnej rýchlosti. Aké bude napätie vlákna v najnižšom bode?

Riešenie:

Napíšme druhý Newtonov zákon v projekcii na os y v momente, keď teleso prejde spodným bodom:

$ma = T – mg$, ale keďže $a = \frac (v^2)(L)$, dá sa prepísať do novej podoby:

$m \cdot \frac (v^2)(L) = T – mg$

Teraz si napíšme zákon zachovania energie, berúc do úvahy, že v počiatočnej polohe je kinetická energia nulová a v spodnom bode je potenciálna energia nulová:

$m \cdot g \cdot h = \frac (m \cdot v^2)(2)$

Potom je napínacia sila nite:

$T = \frac (m \cdot 2 \cdot g \cdot h)(L) + mg = 10 \cdot (0,45 + 1) = 14,5 \: H$

Čo sme sa naučili?

Počas hodiny sme sa pozreli na základnú vlastnosť prírody (rovnomernosť času), z ktorej vyplýva zákon zachovania energie a pozreli sme sa na príklady tohto zákona v rôznych odvetviach fyziky. Na zaistenie materiálu sme problém vyriešili kyvadlom.

Test na danú tému

Vyhodnotenie správy

Priemerné hodnotenie: 4.4. Celkový počet získaných hodnotení: 252.

Táto video lekcia je určená na samooboznámenie sa s témou „Zákon zachovania mechanickej energie“. Najprv definujme celkovú energiu a uzavretý systém. Potom sformulujeme Zákon zachovania mechanickej energie a zvážime, v ktorých oblastiach fyziky sa dá uplatniť. Budeme tiež definovať prácu a naučíme sa, ako ju definovať, pohľadom na vzorce, ktoré sú s ňou spojené.

Témou lekcie je jeden zo základných zákonov prírody - zákon zachovania mechanickej energie.

Predtým sme hovorili o potenciálnej a kinetickej energii a tiež o tom, že teleso môže mať spolu potenciálnu aj kinetickú energiu. Predtým, ako hovoríme o zákone zachovania mechanickej energie, pripomeňme si, čo je celková energia. Celková mechanická energia je súčet potenciálnej a kinetickej energie telesa.

Pamätajte tiež na to, čo sa nazýva uzavretý systém. Uzavretý systém- ide o systém, v ktorom je presne definovaný počet navzájom interagujúcich orgánov a na tento systém nepôsobia žiadne iné orgány zvonka.

Keď sme definovali pojem celková energia a uzavretý systém, môžeme hovoriť o zákone zachovania mechanickej energie. takže, celková mechanická energia v uzavretom systéme telies navzájom interagujúcich prostredníctvom gravitačných síl alebo elastických síl (konzervatívne sily) zostáva nezmenená pri akomkoľvek pohybe týchto telies.

Už sme študovali zákon zachovania hybnosti (LCM):

Často sa stáva, že zadané problémy sa dajú vyriešiť len pomocou zákonov zachovania energie a hybnosti.

Je vhodné uvažovať o zachovaní energie na príklade voľného pádu telesa z určitej výšky. Ak je teleso v pokoji v určitej výške vzhľadom na zem, potom má toto teleso potenciálnu energiu. Akonáhle sa telo začne pohybovať, výška tela sa zníži a potenciálna energia sa zníži. Súčasne sa rýchlosť začína zvyšovať a objavuje sa kinetická energia. Keď sa teleso priblíži k zemi, výška telesa je 0, potenciálna energia je tiež 0 a maximum bude kinetická energia telesa. Tu je viditeľná premena potenciálnej energie na kinetickú (obr. 1). To isté možno povedať o spätnom pohybe tela zdola nahor, keď je telo hodené zvisle nahor.

Ryža. 1. Voľný pád telesa z určitej výšky

Doplnková úloha 1. „Pri páde tela z určitej výšky“

Problém 1

Podmienka

Teleso je vo výške od povrchu Zeme a začína voľne padať. Určte rýchlosť telesa v momente dotyku so zemou.

Riešenie 1:

Počiatočná rýchlosť tela. Treba nájsť.

Zoberme si zákon zachovania energie.

Ryža. 2. Pohyb tela (úloha 1)

V hornom bode má telo iba potenciálnu energiu: . Keď sa teleso priblíži k zemi, výška telesa nad zemou sa bude rovnať 0, čo znamená, že potenciálna energia telesa zmizla, zmenila sa na kinetickú energiu:

Podľa zákona zachovania energie môžeme písať:

Telesná hmotnosť je znížená. Transformáciou vyššie uvedenej rovnice dostaneme: .

Konečná odpoveď bude: . Ak dosadíme celú hodnotu, dostaneme: .

odpoveď: .

Príklad, ako vyriešiť problém:

Ryža. 3. Príklad riešenia úlohy č.1

Tento problém je možné vyriešiť aj iným spôsobom, ako je vertikálny pohyb so zrýchlením voľného pádu.

Riešenie 2 :

Napíšme pohybovú rovnicu telesa v priemete na os:

Keď sa teleso priblíži k povrchu Zeme, jeho súradnica sa bude rovnať 0:

Gravitačnému zrýchleniu predchádza znamienko „-“, pretože je nasmerované proti zvolenej osi.

Nahradením známych hodnôt zistíme, že telo časom kleslo. Teraz napíšme rovnicu pre rýchlosť:

Za predpokladu, že zrýchlenie voľného pádu je rovnaké, dostaneme:

Znamienko mínus znamená, že sa teleso pohybuje proti smeru zvolenej osi.

odpoveď: .

Príklad riešenia úlohy č. 1 pomocou druhej metódy.

Ryža. 4. Príklad riešenia úlohy č.1 (metóda 2)

Na vyriešenie tohto problému môžete použiť aj vzorec, ktorý nezávisí od času:

Samozrejme, treba poznamenať, že tento príklad sme zvažovali s ohľadom na absenciu trecích síl, ktoré v skutočnosti pôsobia v akomkoľvek systéme. Poďme na vzorce a uvidíme, ako je napísaný zákon zachovania mechanickej energie:

Ďalšia úloha 2

Telo voľne padá z výšky. Určte, v akej výške sa kinetická energia rovná tretine potenciálnej energie ().

Ryža. 5. Ilustrácia k problému č.2

Riešenie:

Keď je telo vo výške, má potenciálnu energiu a iba potenciálnu energiu. Táto energia je určená vzorcom: . Toto bude celková energia tela.

Keď sa teleso začne pohybovať smerom nadol, potenciálna energia sa zníži, ale zároveň sa zvýši kinetická energia. Vo výške, ktorú je potrebné určiť, bude mať teleso už určitú rýchlosť V. Pre bod zodpovedajúci výške h má kinetická energia tvar:

Potenciálna energia v tejto výške bude označená takto: .

Podľa zákona zachovania energie je naša celková energia zachovaná. Táto energia zostáva konštantnou hodnotou. Pre bod môžeme napísať nasledujúci vzťah: (podľa Z.S.E.).

Pamätajúc, že ​​kinetická energia podľa podmienok úlohy je , môžeme napísať nasledovné: .

Upozorňujeme: hmotnosť a gravitačné zrýchlenie sú znížené, po jednoduchých transformáciách zistíme, že výška, v ktorej je tento vzťah splnený, je .

odpoveď:

Príklad úlohy 2.

Ryža. 6. Formalizácia riešenia úlohy č.2

Predstavte si, že teleso v určitej vzťažnej sústave má kinetickú a potenciálnu energiu. Ak je systém uzavretý, tak pri akejkoľvek zmene došlo k redistribúcii, premene jedného druhu energie na iný, no celková energia zostáva hodnotovo rovnaká (obr. 7).

Ryža. 7. Zákon zachovania energie

Predstavte si situáciu, že sa auto pohybuje po vodorovnej ceste. Vodič vypne motor a pokračuje v jazde s vypnutým motorom. Čo sa stane v tomto prípade (obr. 8)?

Ryža. 8. Pohyb auta

V tomto prípade má auto kinetickú energiu. Ale dobre viete, že časom sa auto zastaví. Kam sa v tomto prípade stratila energia? Koniec koncov, potenciálna energia tela sa v tomto prípade tiež nezmenila, bola to nejaká konštantná hodnota vo vzťahu k Zemi. Ako došlo k zmene energie? V tomto prípade bola energia použitá na prekonanie trecích síl. Ak sa v systéme vyskytne trenie, ovplyvňuje to aj energiu tohto systému. Pozrime sa, ako sa v tomto prípade zaznamená zmena energie.

Energia sa mení a táto zmena energie je určená prácou proti trecej sile. Prácu trecej sily môžeme určiť pomocou vzorca, ktorý je známy z triedy 7 (sila a posun sú nasmerované v opačných smeroch):

Takže, keď hovoríme o energii a práci, musíme pochopiť, že zakaždým musíme vziať do úvahy skutočnosť, že časť energie sa vynakladá na prekonanie trecích síl. Pracuje sa na prekonaní trecích síl. Práca je veličina, ktorá charakterizuje zmenu energie telesa.

Na záver lekcie by som rád povedal, že práca a energia sú v podstate súvisiace veličiny prostredníctvom pôsobiacich síl.

Dodatočná úloha 3

Dve telesá - blok hmoty a plastelínová guľa hmoty - sa k sebe pohybujú rovnakou rýchlosťou (). Po zrážke sa plastelínová guľa prilepí na blok, obe telesá pokračujú v spoločnom pohybe. Určte, aká časť mechanickej energie sa premenila na vnútornú energiu týchto telies, berúc do úvahy skutočnosť, že hmotnosť bloku je 3-krát väčšia ako hmotnosť plastelínovej gule ().

Riešenie:

Zmenu vnútornej energie možno označiť . Ako viete, existuje niekoľko druhov energie. Okrem mechanickej energie existuje aj tepelná, vnútorná energia.