Работа и энергия. Закон сохранения механической энергии

1.

2.

Работа силы
Потенциальная энергия. Виды равновесия
Кинетическая энергия. Теорема о кинетической
энергии
Мощность. Закон сохранения механической
энергии

3.

Воздействия на тела сил, приводящих к
изменению модуля их скорости, характеризуются
величиной, зависящей как от сил, так и от
перемещений тел. Эту величину в механике
называют работой силы.
Работа — скалярная физическая величина,
равная произведению проекции силы на ось X на
перемещение по этой оси.
1 Дж (Джоуль)

4.

α < 90°, то А положительна
α > 90°, то А отрицательна
α = 90°, то А не совершается

5.

Энергия характеризует способность тела (или
системы тел) совершать работу.
Рассмотрим движение тела массой m под
действием силы тяжести с высоты h1 на высоту
h2. Известно, что изменение энергии равно
совершенной работе:
E A
F mg
A Fs cos
l sin
s h
2
A mg(h1 h2 ) mgh1 mgh2

6.

Работа силы тяжести не зависит от формы
траектории, а определяется только
начальным и конечным положением тела.
Потенциальная сила - сила, работа которой
при перемещении материальной точки
зависит только от начального и конечного
положений точки в пространстве.
Сила тяжести является потенциальной
силой.

7.

Работа силы тяжести равна разности двух величин,
которые называются потенциальной энергией тела
в начальном и конечном положениях :
A
E
E
mgh
mgh
p
1
p
2
1
2 Потенциальная энергия тела в данной точке
скалярная физическая величина, равная работе,
совершаемой потенциальной силой при
перемещении тела из этой точки в точку,
принятую за нуль отсчета потенциальной
энергии.
Единица измерения – 1 Дж (Джоуль).

8.

Потенциальная энергия материальной точки
массой m, поднятого на высоту H над нулем
отсчета равна:
E p mgh
Энергия
положительна при
движении вниз
Энергия
отрицательна при
движении вверх
Энергия равна нулю
при движении по
замкнутой траектории
Силы, работа которых равна
нулю на замкнутой
траектории, называются
консервативными

9.

любая замкнутая система стремится перейти в
такое состояние, в котором ее потенциальная
энергия минимальна.
Состояние с меньшей потенциальной энергией
является энергетически выгодным.

10.

Устойчивое равновесие — равновесие, при
котором тело, выведенное из положения
равновесия, возвращается в первоначальное
положение.
Неустойчивое равновесие — равновесие, при
котором тело, выведенное из положения равновесия, не возвращается в первоначальное положение.
Безразличное равновесие — равновесие, при
котором соседние положения тела также
являются равновесными.

11.

Потенциальная энергия упругодеформированной
пружины равна работе силы упругости при
переходе пружины из деформированного
состояния в недеформированное
kx
Ep
2
2

12.

A F x
F ma
x
m m
A
2
2
2
Работа является
пространственной
характеристикой
внешнего
воздействия на
тело
m 2
Ek
2
2
0
2
2
0
2a
Энергия движения
тела, или
кинетическая
энергия

13.

изменение кинетической энергии тела равно
работе всех сил, действующих на тело:
Eк – Eк0 = А

14.

Мощностью называют отношение работы А к
интервалу времени Δt, за который эта работа
совершена. Иными словами, мощность численно
равна работе, совершенной в единицу времени
A
N
t
N F
r
t
1 Вт (ватт)
cos F cos

15.

Камень падает под действием силы тяжести.
Работа, совершаемая силой тяжести при
перемещении камня из одной точки в другую,
равна изменению (увеличению) кинетической
энергии камня:
А = ΔЕк
В то же время эта работа равна уменьшению
потенциальной энергии:
А = -ΔЕп
Увеличение кинетической энергии
системы равно убыли ее
ΔЕк = -ΔEп
потенциальной энергии (или наоборот)
Δ(Ек + Еп) = 0
Полная механическая энергия

16.

В изолированной системе, в которой действуют
консервативные силы, механическая энергия
сохраняется.
Энергия не создается и не уничтожается, а
только превращается из одной формы в другую: из
кинетической в потенциальную и наоборот.

17. Проявление закона сохранения энергии