§ 28 Закон сохранения механической энергии
Механическая энергия представляет собой сумму потенциальной и кинетической энергий системы:
Eₘ = Eₖ + Eₚ
Эта величина показывает, какую работу могут выполнить тела, входящие в систему.
Механическая энергия в присутствии неконсервативных сил
Если в замкнутой системе действуют не только консервативные силы (такие как сила тяжести и сила упругости), но и неконсервативные силы — например, сила трения, — то часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию.
В этом случае изменение механической энергии равно работе неконсервативных сил:
ΔEₘ = Aₙₖₛ
Сохранение механической энергии
Если же в системе присутствуют только консервативные силы, то механическая энергия не изменяется:
Eₖ₁ + Eₚ₁ = Eₖ₂ + Eₚ₂
Этот закон утверждает, что в замкнутой системе без трения механическая энергия не исчезает: она лишь преобразуется из кинетической в потенциальную и обратно.
Пример
При свободном падении шарика его потенциальная энергия mgh становится меньше, а кинетическая энергия mv² / 2 — больше на ту же самую величину.
Поэтому:
mgh₁ + ½mv₁² = mgh₂ + ½mv₂²
Суммарная механическая энергия остаётся одинаковой.
Если есть трение
При действии трения или других неконсервативных сил часть механической энергии переходит в тепло, деформацию и другие внутренние формы энергии.
Общая энергия системы не исчезает, но механическая часть уменьшается из-за преобразования в другие виды.