Уроки 43–44 · 2 урока · П. К. Хабибуллаев, А. Бойдедаев, А. Д. Бахромов, С. О. Бурхонов. Физика, 7 класс, 4-е издание, переработанное и дополненное. Государственное научное издательство «Национальная энциклопедия Узбекистана», Ташкент, 2017
43
Закон сохранения механической энергии
Учебник: с. 157–161
ЦельЗнай закон сохранения механической энергии и используй его при решении задач.
Новые слова
полная механическая энергия · to‘liq mexanik energiyaзакон сохранения · saqlanish qonuniпревращение энергии · energiya aylanishiзамкнутая система · yopiq sistema
Объяснение
Сумма кинетической и потенциальной энергий тела — это его полная механическая энергия: E = E_к + E_п. Закон сохранения механической энергии: при отсутствии трения и сопротивления полная механическая энергия замкнутой системы остаётся постоянной: mυ₁²/2 + mgh₁ = mυ₂²/2 + mgh₂. Когда тело падает, потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая увеличивается на столько же; когда поднимается — наоборот. Например, для тела, падающего из состояния покоя с высоты h, у земли mgh = mυ²/2, поэтому υ² = 2gh; обрати внимание, что результат не зависит от массы. При наличии трения часть механической энергии превращается в теплоту, но полная энергия сохраняется.
Примеры
Тело, падающее из состояния покоя с высоты h = 20 м, ударяется о землю со скоростью, для которой υ² = 2 · 10 · 20 = 400, значит, υ = 20 м/с (20 · 20 = 400) (g = 10).
Тело, брошенное вертикально вверх со скоростью υ₀ = 10 м/с: в верхней точке υ = 0, mgh = mυ₀²/2, h = 100 : 20 = 5 м.
Работа в классе
«Маятник»: подними лёгкий грузик на нити в сторону и отпусти (вместе со взрослым). Наблюдай, как E_п и E_к переходят друг в друга. Безопасность: лёгкий грузик, подальше от головы, рядом никого.
Упражнения
1
Сформулируй закон сохранения механической энергии.
В замкнутой системе без трения E_к + E_п остаётся постоянной.
2
Тело падает из состояния покоя с высоты h = 45 м. Скорость у земли (g = 10), м/с?
30
3
Тело брошено вверх со скоростью υ₀ = 20 м/с: на какую высоту оно поднимется (g = 10), м?
20
4
Почему при наличии трения механическая энергия не сохраняется, а полная энергия сохраняется?
Часть её становится теплотой; если учесть и теплоту, полная энергия не изменяется.