Энергияның сақталу заңы

Денелердiң әртүрлi қозғалыстарының және өзара әсерлесулерiнiң әмбебап сандық сипаттамасы ретiнде физикалық скаляр шама энергия енгiзiлген.

Табиғатта әртүрлi қозғалыстарға сәйкес энергияның механикалық, iшкi, электромагниттiк, атомдық, ядролық, биологиялық, химиялық және тағы басқа түрлерi кездеседi.

Денелердiң механикалық қозғалысын және оған сәйкес келетiн әсерлесулердiң сипаттамасы механикалық энергия болып табылады. Денелердiң қозғалыс жылдамдығы өзгергенде немесе денелердiң өзара әсерлесулерiнiң сипаты өзгергенде - энергиясы өзгередi.

Энергияның өзгерiсiн сипаттау үшiн физикалық шама жұмыс енгiзiлген.

Жұмыс деп – күш пен орын ауыстыру векторларының скаляр көбейтiндiсiн айтады.

Тұрақты күштің жұмысы келесі формуламен анықталады:

.

Айнымалы күштің жұмысы элементар орын ауыстыру кезінде келесі формуламен анықталады:

.

Ал айнымалы күштің толық жұмысы формуласымен есептелінеді.

Үйкелiс, кедергi күштерiнiң жұмысы әрқашан терiс болады(сурет).

Дене орын ауыстырмаған жағдайда немесе күш орын ауыстыруға перпендикуляр болса күш жұмыс атқармайды. Мысалы суретте көрсетілген жағдайда ауырлық күшінің жұмысы нольге тең болады.

Күш жұмысы суретте көрсетілгендей қисықпен шектелген ауданға тең болады.

Жұмыстың атқару жылдамдығын сипаттау үшiн физикалық шама қуат енгiзiлген. Өлшем бірлігі .

.

Атқарылған пайдалы жұмыстың толық жұмысқа қатынасын пайдалы әсер коэффициентi (ПӘК) деп атайды.

%.

Механикалық энергия кинетикалық және потенциалдық болып бөлiнедi.

Кинетикалық энергия - қозғалыстың сандық мөлшерi болып табылады. Қозғалыстағы дененiң энергиясын кинетикалық энергия деп атайды.

.

Ал потенциалды күштің жұмысы кинетикалық энергиясының өзгерісіне тең болады, яғни

.

Денелердiң өзара орналасуына тәуелдi әсерлесу энергиясын потенциалдық энергия деп атайды.

Потенциалды күштердiң атқаратын жұмысы – терiс таңбамен алынған потенциалдық энергияның өзгерiсiне тең.

немесе

Жұмысы дененiң траекториясына тәуелсiз, тек дененiң бастапқы және соңғы орындарына ғана тәуелдi күштердi потенциалды және консервативтi күштер деп атайды. Тұйық траекториядағы потенциалды күштердiң жұмысы нольге тең болады. Мысалы, а-в траеториясындағы ауырлық күшiнiң жұмысы нольге тең.

 

Потенциалдық энергияның математикалық өрнегi әсерлесулердiң сипатына тең болады.

1. Ауырлық күшi өрiсiндегi дененің потенциалдық энергия.

 

.

 

 

- дене Жердiң радиусымен салыстырғанда аз биiктiкте орналасқанда қолданылады.

2. Гравитациялық өрiстегi денелердiң әсерлесу энергиясы

.

3. Серпiмдi деформацияланған дененiң потенциалдық энергиясы

.

Толық механикалық энергия деп дененiң кинетикалық және потенциалдық энергияларының қосындысын айтады.

Тұйық жүйеге тек консервативті күштер әсер еткенде толық механикалық энергия тұрақты болады.

.