Закон сохранения механической энергии

Конспект по физике для 7 класса «Закон сохранения механической энергии». ВЫ УЗНАЕТЕ: Какими источниками энергии издревле пользуется человечество. Что такое возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Закон сохранения механической энергии

Тела, поднятые над поверхностью Земли, обладают потенциальной энергией, а движущиеся тела кинетической. В повседневной жизни часто можно наблюдать, как потенциальная энергия превращается в кинетическую, а кинетическая — в потенциальную.

ПРЕВРАЩЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ В КИНЕТИЧЕСКУЮ

Например, мячик массой m, поднятый на высоту h над поверхностью Земли, обладает потенциальной энергией. Его кинетическая энергия равна нулю.

Но стоит отпустить мячик, как он начнет падать на Землю. Во время падения высота, на которой находится мячик, уменьшается. Следовательно, потенциальная энергия мячика также уменьшается. При этом скорость тела начинает увеличиваться, следовательно, его кинетическая энергия также увеличивается. В тот момент, когда тело коснётся поверхности Земли, ею потенциальная энергия станет равной нулю, а кинетическая будет максимальной. В этом случае потенциальная энергия тела переходит в ею кинетическую энергию: Еп → Ек.

ПРЕВРАЩЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ПОТЕНЦИАЛЬНУЮ

Также можно наблюдать превращение кинетической энергии в потенциальную. Если мячик бросить вертикально вверх, то расстояние от поверхности Земли до него будет увеличиваться, следовательно, будет увеличиваться его потенциальная энергия. Скорость мячика при этом будет уменьшаться, и его кинетическая энергия тоже будет уменьшаться. В этом случае кинетическая энергия тела переходит в его потенциальную энергию: Ек → Еп.

ПРЕВРАЩЕНИЕ ОДНОГО ВИДА ЭНЕРГИИ В ДРУГОЙ

Во всех описанных примерах при уменьшении потенциальной энергии тела его кинетическая энергия возрастала. И наоборот, при увеличении потенциальной энергии тела его кинетическая энергия уменьшалась.

Превращения одного вида механической энергии в другой можно наблюдать на примере движения маятника. Если шарик маятника оттянуть вправо, он приподнимется на высоту h над своим нижним положением. В этом положении потенциальная энергия шарика будет максимальной.

Если теперь шарик отпустить, то он начнёт двигаться влево вниз, постепенно увеличивая скорость. Следовательно, кинетическая энергия шарика увеличивается и в среднем положении она будет максимальной. Его потенциальная энергия в этом положении будет минимальной. За счет запаса кинетической энергии шарик продолжает двигаться влево, поднимаясь всё выше. Это приводит к возрастанию его потенциальной энергии. Одновременно скорость шарика уменьшается, что приводит к уменьшению кинетической энергии.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ

Можно выдвинуть гипотезу о том, что при переходе механической энергии из одного вида в другой полная энергия сохраняется. Рассмотрим следующий идеализированный опыт (считая сопротивление воздуха несущественным).

Железный шар радиусом 10 см и массой 32,7 кг находится на вершине Пизанской башни, высота которой составляет приблизительно 56 м. Кинетическая энергия этого шара равна нулю, а его потенциальная энергия Еп = mgh = 17 946 Дж.

При падении этого шара с башни на него действует сила тяжести, и его скорость каждую секунду увеличивается на 9,8 м/с. Шар достигает поверхности «Земли за время, примерно равное 3,38 с.

Используя формулу а = (ʋ – ʋ0)/t и учитывая, что ʋ0 = 0 и а = g, получаем, что ʋ = gt.

Значит, в момент, когда шар достигает поверхности Земли, его скорость ʋ = 33,13 м/с.

Здесь Ек = mʋ2/2 = 17 946 Дж, а Еп = 0. Получается, что вся потенциальная энергия шара перешла в его кинетическую энергию.

Из многочисленных наблюдений за превращениями энергии учёные сделали вывод: энергия никогда не исчезает и не возникает из ничего, она только переходит из одного вида в другой и от одного тела к другому. Это утверждение называют законом сохранения энергии.

В научной системе Ломоносова важное место занимают формулировки законов сохранения. Впервые он формулирует его в письме к Леонарду Эйлеру от 5 июля 1748 г. Здесь он пишет: «Но все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю от бодрствования и т. д. Так как это всеобщий закон природы, то он распространяем и на правила движения, тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому, им двинутому».

Кроме перехода энергии из одного вида в другой, энергия может переходить от одного тела к другому. Это очень хорошо демонстрируется при столкновении бильярдных шаров.

 


Вы смотрели Конспект по физике для 7 класса «Закон сохранения механической энергии»: .
Вернуться к Списку конспектов по физике (В оглавление).

Пройти онлайн-тест «»

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *