«Физиканың таңдаулы тараулары» пәнінің оқу-әдістемелік кешені ПӘн глоссарийі физика
Механикалық энергияның сақталу заңы
жүктеу/скачать 2,75 Mb.
|
Физика, таңдаулы тараулар. Лекция кешен
| Механикалық энергияның сақталу заңы
Тек механикалық процестер өтетін жүйелер механикалық жүйе деп аталады. Тұйықталған механикалық жүйеде потенциалдық және кинетикалық энергиялардың қосындысы тұрақты болып қалады. Мұндай жүйелер консервативтік жүйе деп аталады. Егер тұйықталған жүйеде потенциалдық және кинетикалық энергияның қосындысы кемісе, ол жүйеде механикалық энергия энергияның басқа механикалық емес түріне айналғанын көрсетеді. Мұндай жүйелер диссипативтік деп аталады. Дененің еркін түсуі кезінде кез-келген уақыт мезетінде оның кинетикалық және потенциалдық энергиясының қосындысы тұрақты болатынын ескеру керек. Енді материалдық нүктелердің оқшауланған жүйесін алайық. Ол жүйеде тек потенциалдық күштер ғана әсер етеді делік. Жүйенің күйі оның конфигурациясымен және жүйені түзетін материалдық нүктелердің жылдамдылығымен анықталады. Жүйе бір күйден екінші күйге көшкенде оны құрайтын материалдық нүктелерге түсірілген күштер жұмыс істейді, оны А1,2 әрпімен белгілейік. Мұндағы (1) және (2) индекстері жүйенің бастапқы және соңғы күйлерін көрсетеді. Бұл күйлердің әрқайсысы материалдық нүктелердің жылдамдығы мен потенциалдық энергияларының мәндерімен сипатталады. Бір есте болатын нәрсе, жүйеде әсер етуші күштер потенциалдық күштер болса ғана оңашаланған жүйе үшін механикалық энергияның сақталу заң орындалады. Потенциалдық емес күштер (үйкеліс күштері) бар болса, онда жүйенің Ер және Ек энергияларының қосындысы тұрақты болмайды, бұл кезде энергия бір түрден екінші түрге ауысады, мысалы потенциалдық энергия кинетикалық энергияға немесе керісінше түрленуі мүмкін. Ол үшін массасы m денені Жер бетінен h1 биіктіктен h2 биіктікке көтерсек, денеге (Жер мен дене арасындағы ішкі күштер) ауырлық күші және ауырлық күштің үдеуіне қарама-қарсы үдеу туғызатын сыртқы күші әсер етеді. Ньютонның екінші заңы бойынша бұл дененің қозғалыс теңдеуі: Енді осы теңдеуді шексіз аз орын ауыстыру dh -қа көбейтіп және сол жағын h1 -ден h2-ге дейін, ал оның оң жағын v1-ден v2-ге дейін интегралдасақ, онда ол мына түрде жазылады: немесе Егер денеге ауырлық күштен басқа ешқандай күш әсер етпесе, онда мына формула былай өзгереді: Дененің алғашқыда Жер бетінде деп есептесек, онда (h1=0, v1=0, h2 =hv2 =v) соңғы теңдеу мына түрде көрсетіледі: (3.14) Яғни, төмен түсу аяқталған кезде потенциалдық энергияның орнына кинетикалық энергия пайда болады. Энергия бір түрден екінші түрге ауысты, бірақ оның жалпы мөлшері өзгерген жоқ. Әрқайсысына тек консерватив күштер әрекет жасаған материялық нүктелерден құралған жабық жүйеде кез келген қозғалыс барысында толық механикалық энергия тұрақты болады. Энергияның сақталу заңын тереңірек түсіну мынаны көрсетеді: энергия жоғалып кетпейді және жоқтан пайда болмайды, ол тек бір түрден екінші түрге ауысады және де энергияның бір түрі қаншаға кемісе, екінші түрі соншаға артады. Энергия қозғалыс мөлшері болғандықтан, энергияның сақталу заңы бойынша ол жоғалмайды және жоқтан пайда болмайды, тек қана мөлшерін сақтай отырып, бір түрден екінші түрге ауысады. Басқаша айтқанда, материя және қозғалыс біртұтас байланыста болады. Материясыз қозғалыс, қозғалыссыз материя болмайды. Қозғалыс – материяның өмір сүру формасы. жүктеу/скачать 2,75 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|