Энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Консервативные и диссипативные системы

Энергияколичественная мера различных видов движения материи. С разными видами движения материи связывают разные формы энергии: механическую, тепловую, электромагнитную, ядер- ную, химическую и др. Мерой передачи энергии от одного тела к другому может служить работа, а, например, в процессе теплообмена — количество теплоты. Энергия характеризует способность тела совершать работу.

Кинетическая и потенциальная энергии являются двумя видами механической энергии.

Кинетическая энергияэнергия механической системы, зависящая от скоростей движения ее точек. Сила, действующая на первоначально неподвижное тело и вызывающая его движение, совершает работу, идущую на увеличение кинетической энергии dT тела: dA = dT. Из определения работы и второго закона Ньютона:

, откуда получаем выражение для кинетической энергии

Видно, что кинетическая энергия зависит только от массы и скорости тела. В разных инерциальных системах отсчета, движущихся друг относительно друга, кинетическая энергия тела неодинакова.

Потенциальная энергияэнергия системы тел, определяемая их взаимным расположением и характером сил взаимодействия между ними. Понятие потенциальной энергии можно ввести, если совершаемая силами работа не зависит от траектории движения тела и определяется только начальным и конечным положениями тела. При этом взаимодействие тел осуществляется посредством силовых полей, которые называются потенциальными, а силы, действующие в них, консервативными. Это, например, поля упругих, гравитационных, электростатических сил. Если же работа, совершаемая силой, зависит от траектории перемещения тела из одной точки в другую, то сила является диссипативной; ее пример — сила трения.

Несложно показать, что поле является потенциальным, если работа по пецемешению тела по любому замкнутому пути оавна нулю

Еще более очевидно, что если работа по перемещению тела по замкнутому пути не равна нулю, то поле не может быть потенциальным, поскольку потенциальная энергия в одной и той же точке до и после перемещения принимала бы два разных значения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >