Консервативные силы. Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии в механике.
Решение
Консервативные силы - 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.
В механике силы разделяют на консервативные и неконсервативные. Примерами консервативных сил являются: сила тяжести, сила упругости. Примером неконсервативной силы является сила трения.
Если в системе действуют только консервативные силы, то механическая энергия системы сохраняется
.
Консервативная сила всегда направлена в сторону уменьшения потенциальной энергии.
Потенциальная энергия - скалярная физическая величина, представляющая собой часть полной механической энергии системы, находящейся в поле консервативных сил. Зависит от положения материальных точек, составляющих систему, и характеризует работу, совершаемую полем при их перемещении.
Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли вблизи поверхности приближённо выражается формулой:
Потенциальная энергия деформированной пружины выражается формулой:
За единицу измерения потенциальной энергии в СИ принимают Дж.
Закон сохранения механической энергии - сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остается неизменной.
Где - кинетическая энергия, - потенциальная энергия i – той частицы, а суммирование производится по всем частицам замкнутой механической системы.