机械能守恒定律 by 田湖雁

第七讲:机械能守恒定律


数学符号

滑动摩擦系数为 \mu

对应的代码为
$\mu$


知识点

  • 势能

    • 重力势能: E_p=mgz

    • 弹性势能:E_p =\frac{1}{2}kx^2

    • 万有引力势能:E_p =-\frac{Gm_1 m_2}{r}
      保守力的功

    • 直观感受:

      • 保守力做功,将使得机械能在各物体之间转移,而无增减。
      • 外力对系统做功,系统机械能增加。
      • 内部摩擦力做功,系统机械能减少。
    • 保守力包括:

    • 重力的功:W=mgz_{初}-mgz_{末}

    • 弹性的功:W=\frac{1}{2}kx^2_A-\frac{1}{2}kx^2_B

    • 万有引力的功:W=(-Gm_1 m_2\frac{1}{r_A})-(-Gm_1 m_2\frac{1}{r_B})

  • 机械能守恒定律

    • 条件:外力与内部摩擦力对系统做总功为零
    • 合外力为零,机械能守恒吗?请举出反例。

    -不守恒。反例:光滑水平面上,A、B两个物体间夹一根已经被压缩了的轻弹簧,将A、B由静止开始同时释放,在以后的运动过程中,A、B组成的系统的合外力为零,而A、B的总的机械能逐渐增多。

  • 机械能不守恒的处理


例题


  • 例1.

    如图所示。M处于弹簧原长度处,手托着m,使得绳子处于蹦紧状态,整个系统静止。现在松手,让m下降x的距离。求m的速度v(x)

g4280.png
  • 若不计摩擦力,请从功能的角度,分析能量的转移,并列出能量转移方程。
  • 若滑动摩擦系数为\mu,请从功能的角度,并分析能量转移方程。

解答:mgx=\frac{1}{2}(m+M)v^2+\frac{1}{2}kx^2
v(x)=\ \sqrt{\frac{2mgx-kx^2}{m+M}},方向向下
mgx=\frac{1}{2}(m+M)v^2+\frac{1}{2}kx^2+\mu mgx'
v(x)=\ \sqrt{\frac{2mgx-kx^2-\mu mgx'}{m+M}}

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