Как формулируется закон сохранения механической энергии?
Закон сохранения механической энергии формулируется следующим образом:
В отсутствие внешних не консервативных сил (таких как трение или сопротивление воздуха) сумма кинетической энергии и потенциальной энергии системы остается постоянной:
E = K + U = const,
где:
— E — полная механическая энергия системы,
— K — кинетическая энергия системы,
— U — потенциальная энергия системы.
Кинетическая энергия (K) определяется как половина произведения массы объекта на квадрат его скорости:
K = (1/2)mv^2,
где m — масса объекта, v — его скорость.
Потенциальная энергия (U) связана с позицией объекта в гравитационном или упругом поле. Например, потенциальная энергия в гравитационном поле равна произведению массы объекта на ускорение свободного падения (g) и высоту (h) подъема объекта над определенным уровнем:
U = mgh,
где g — ускорение свободного падения (около 9,8 м/с^2), h — высота.
Когда в системе нет внешних сил, работа этих сил равна нулю, и энергия системы сохраняется. В течение процесса, где только консервативные силы выполняют работу, энергия может переходить между кинетической и потенциальной формами, но их сумма остается постоянной.
Этот закон широко используется в физике для анализа различных механических систем и является одним из основных принципов сохранения природы.