Министерство образования и науки Российской Федерации
Кафедра физики
Лабораторная работа
на тему: "ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ"
Уфа 2021
Цель работы:
· Знакомство с применением физических моделей - консервативная и диссипативная механическая система;
· Экспериментальная проверка закона сохранения в консервативных и диссипативных системах.
Краткие сведения
Работу постоянной силы F на перемещение S ее точки приложения измеряют произведением
A=Fs cosб,
Где б - угол между направлением силы и перемещения. Если на тело воздействует несколько сил, каждая из которых совершает над ним работу, то вся произведенная работа равна алгебраической сумме работ отдельных сил:
A=.
Энергия - универсальная мера различных форм движения и взаимодействии материи. Часть энергии тела, соответствующую механическим формам движения материи, называют механической энергией. Её принято делить на кинетическую и потенциальную.
В случае движении материальной точки или поступательного движения твердых тел кинетическая энергия
=
Потенциальная энергия Wn - часть механической энергии, обусловленная взаимным расположением тел или частей тел и их взаимодействием друг с другом. Потенциальная энергия, находящегося в поле силы тяжести, равна
Wn=mgh,
где h -высота центра масс.
Потенциальная энергия упруго деформируемого тела равна
=,
где k - жёсткость деформируемого тела (например, пружины), x -величина его деформации.
Полная механическая энергия системы тел равна арифметической сумме кинетических и потенциальных энергий всех тел, входящих в данную систему:
=+.
Таблица 1
Консервативными называются силы, работа которых при перемещении тела из одного состояния в другое не зависит от того, по какой траектории произошло это перемещение. Такими силами, например, являются сила тяжести и сила упругости.
Ответы на вопросы
1 Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остается неизменной.
2 выполняется для замкнутых систем
3 Энергия - это способность тела совершить работу. Работа - изменение энергии.
Если работа по перемещению тела зависит от траектории перемещения из одной точки в другую, то такая сила называется диссипативной.
Теорема о кинетической энергии. Изменение кинетической энергии равно работе всех сил, действующих на это тело.
Теорема о потенциальной энергии. Работа консервативных сил равна изменению потенциальной энергии системы, взятому с противоположным знаком.
= - (-)
Закон сохранения механической энергии. В системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется. =const.
Если на тело в процессе его перехода из одного состояния в другое кроме консервативных сил (сил тяготения и упругости) действуют другие силы, то изменение полной механической энергии равно работе этих сил:
механический энергия консервативный диссипативный
=
4 Потенциальная энергия зависит от положения материальных точек, составляющих систему, и характеризует работу, совершаемую полем при их перемещении.
5 Изменение кинетической энергии обусловлено работой, совершаемой всех сил, действующих на систему
6 Да
7 консерватимвные симлы -- это силы, работа которых не зависит от вида траектории, точки приложения этих сил и закона их движения, и определяется только начальным и конечным положением этой точки
8 Диссипатимвные симлы -- силы, при действии которых на механическую систему её полная механическая энергия убывает, переходя в другие, не механические формы энергии, например, в теплоту.
9 а- нет, б - да
10 а - НЕТ, б- да
11 первое, в 2 раза
12 mgHt