Фізика підготовка до ЗНО комплексне видання

МЕХАНІКА

3. ЗАКОНИ ЗБЕРЕЖЕННЯ В МЕХАНІЦІ

3.5. ВИДИ МЕХАНІЧНОЇ ЕНЕРГІЇ ТА ЇХ ЗВ'ЯЗОК З РОБОТОЮ

Кінетична і потенціальна енергія становлять механічну енергію. Вона характеризує механічний рух.

Кінетична енергія — це енергія рухомого тіла.

Кінетична енергія в класичній механіці:

Оскільки швидкість тіла є величиною відносною, тобто залежить від вибору системи відліку, то й кінетична енергія відносна. Кінетична енергія завжди додатна.

Кінетична енергія в релятивістській механіці:

Потенціальна енергія — це енергія, обумовлена взаємодією тіл або частинок тіла.

У механіці розрізняють:

а) потенціальну енергію тіла, піднятого над Землею:

де h — висота над рівнем, на якому потенціальна енергія системи «Земля — тіло» приймається за нуль (нульовий рівень потенціальної енергії);

б) потенціальну енергію пружно деформованого тіла:

в) потенціальну енергію гравітаційної взаємодії двох матеріальних точок з масами m ₁ і m ₂, що перебувають на відстані r одна від одної:

Потенціальна енергія додатна, якщо вона обумовлена силами відштовхування, і від’ємна, якщо обумовлена силами притягання.

Закон збереження механічної енергії: повна механічна енергія системи тіл, у якій діють лише консервативні сили (потенціальні), є величиною сталою.

Консервативні сили — це сили тяжіння, пружності, кулонівські сили.

Консервативна сила — сила, робота якої при переміщенні тіла залежить тільки від початкового і кінцевого положень тіла в просторі. Наприклад, робота сили тяжіння (рис. 46):

Рис. 46

Робота консервативних сил у будь-якому замкнутому контурі дорівнює нулю (рис. 47).

Рис. 47

Потенціальне поле — поле консервативних сил.

Кінетична і потенціальна енергія — функції стану системи, тобто можуть бути точно визначеними, якщо відомі координати і швидкості всіх тіл системи, а також система відліку.