Закон сохранения энергии
Сведем вместе результаты, полученные в предыдущих параграфах. Рассмотрим систему, состоящую из частиц с массами . Частицы взаимодействуют друг с другом силами , модули которых зависят только от расстояния между частицами. Ранее было установлено, что такие силы являются консервативными, и работа, совершаемая этими силами над частицами, определяется начальной и конечной конфигурациями системы. Пусть, кроме внутренних сил, на -ю частицу действует внешняя консервативная сила и внешняя неконсервативная сила . Уравнение движения для -той частицы имеет вид . Умножив это уравнение на и сложив вместе все уравнений, получаем: Левая часть этого выражения представляет собой приращение кинетической энергии системы: . Первое слагаемое правой части равно убыли потенциальной энергии взаимодействия, как следует из выражения (4.14): . Второе слагаемое равно убыли потенциальной энергии системы во внешнем поле консервативных сил: . Последнее слагаемое представляет собой работу внешних неконсервативных сил . Окончательно получаем: . Величина есть полная механическая энергия системы.
· Если на систему не действуют внешние неконсервативные силы, то полная механическая энергия сохраняется. Это закон сохранения механической энергии . · Для замкнутой механической системы этот закон формулируется следующим образом: полная механическая энергия замкнутой системы тел, между которыми действуют только консервативные силы, остается постоянной. · Если в замкнутой системе, кроме консервативных, действуют неконсервативные силы, то полная механическая энергия не сохраняется, и ее изменение равно работе неконсервативных сил: Проинтегрировав, получаем: . В этом случае механическая энергия переходит в другие виды энергии, и выполняется более общий закон сохранения всех видов энергии.
|