Теория:
Физическое понятие «энергия» | Физическая величина, введённая в физике для характеристики способности тела совершать работу |
Полная механическая энергия тела как функция механического состояния системы (скалярная величина) | Зависит от положения и скорости тела, т. е. определяется как сумма его кинетической и потенциальной энергий |
| Два вида сил | 1) При введении физического понятия «потенциальная энергия» признаком классификации сил является зависимость работы этих сил от а) формы траектории и б) последовательности перемещения тел из начальных положений в конечные. 2) Если работа сил не зависит от пунктов а) и б), то такие силы называются потенциальными (например, сила тяжести, сила упругости). Соответствующие этим силам поля называются потенциальными. 3) Если работа сил зависит от пунктов а) и б) — силы называются непотенциальными (например, сила трения скольжения) |
(скалярная величина) | 1) Энергия взаимодействия тел или частей внутри тела. 2) Работа потенциальных сил со знаком «\(-\)» определяет изменение потенциальной энергии: \(A_{потенц. \ сил} = -\Delta E_п\). (\(1\)) 3) Физический смысл имеет изменение потенциальной энергии: при решении задач выбор точки (нулевого уровня), где \(E_п = 0\), является произвольным. 4) Потенциальная энергия взаимодействия тела массой \(m\) на высоте \(h\) от горизонтального уровня Земли: \(E_п = mgh\). (\(2\)) 5) Потенциальная энергия упруго деформированного тела (сжатого или растянутого на величину \(\Delta l\) с пружиной жёсткостью \(k\)): \(E_п = \frac{k\Delta l^2}{2}\) (\(3\)) |
(скалярная величина) | 1) Работа силы или равнодействующей всех сил (механическая работа) определяет изменение кинетической энергии тела (теорема о кинетической энергии): \(A_{\sum\limits_{i = 1}^{N}\vec{F}_i} = \sum\limits_{i = 1}^{N}\vec{F}_i · \Delta\vec{r} = \Delta E_k = \frac{mv^2}{2} - \frac{mv_0^2}{2},\) (\(4\)) где \(N\) — все силы \(\vec{F}_1, \vec{F}_2… \vec{F}_N\), действующие на тело. 2) Взаимосвязь кинетической энергии и импульса: \(E_k = \frac{mv^2}{2} = \frac{(mv)^2}{2m} = \frac{p^2}{2m}\) (\(5\)) |
| Закон изменения полной механической энергии | Работа всех непотенциальных сил изменяет механическую энергию: \(E_2 - E_1 = A_{непотенц}\), (\(6\)) где \(E_1 = E_{k1} + E_{п1}\) и \(E_2 =E_{k2} + E_{п2} \) — полные механические энергии системы в механических состояниях \(1\) и \(2\) |
| Закон сохранения полной механической энергии | При отсутствии в механической системе непотенциальных сил или равенстве нулю работы этих сил механическая энергия системы сохраняется: \(E_2 = E_1\). (\(7\)) Физические системы, в которых сохраняется полная механическая энергия, называются консервативными |