1 дәріс. Механикалық қозғалыстардың теориялық негіздері
Потенциалдық энергия түсінігі
жүктеу/скачать 3,36 Mb. Pdf көрінісі
|
|
5.3. Потенциалдық энергия түсінігі Егер жүйеге тек консерватив немесе гироскоптық күштер әрекет жасаса, өзара әрекет энергиясы ретінде потенциалдық энергия түсінігін қарастыруға болады. Мысал ретінде дене мен Жерден тұратын қарапайым жүйені алайық. Дене Жер бетінен онша алыс емес қашықтықта орналассын. Мұндай жағдайда Жер өрісі біртекті, ал әрекет күші тұрақты деп санауға болады. Сонымен, денені (жүйені) құраушы әрбір материялық нүктеге шамалары тең ауырлық күштері әсер етеді. Энергияның жоғарыда келтірілген анықтамасына сәйкес потенциалдық энергия түсінігін қарастыруға енгізу үшін жүйе бір орыннан екінші орынға ауысқанда оның құраушы нүктелеріне әрекет жасайтын күштердің жұмысын есептеу керек. • L 1 L 2 1 2 • Бірінші жағдайда дене Жер бетінен 1 h қашықтықта, екінші жағдайда 2 h қашықтықта орналасқан деп келісейік (5.3.1-сурет). Жер тыныштық қалыпта, ал дене 1-ші орыннан 2-ші орынға ауысты деп санап, дене қозғалысын тудырған әрекет күштің жұмысын (5.2.1) формуламен есептейік: ( ) 1 2 A mg h h = − . Бұл теңдікке қарағанда mgh физикалық шама күй функциясы ретінде жүйеге түскен күштің жұмыс істеу қабілетін анықтайды және, кейін көрсетілетіндей, қозғалыстың универсал өлшемі болады. Сонымен, mgh шаманы консерватив ауырлық күші арқылы әрекеттескен екі дене жүйесінің энергиясын (потенциалдық) анықтау негізі деп қарастырамыз. Жоғарыда айтылғандай, консерватив күштер жұмысы жүйе құраушы денелердің тек бастапқы және соңғы күйлеріне, яғни денелердің координаталарына ғана, тәуелді. Бұдан жүйе денелерінің күй функциясы болатын потенциалдық энергия тек жүйені құраушы нүктелердің координаталарына тәуелді деген қорытынды туады. Денелер жүйесінің потенциалдық энергиясын анықтау үшін шартты түрде энергиясы нольге тең жүйе күйін таңдап алу керек. Осыған байланысты потенциалдық энергияны жүйенің энергиясы нольге тең күйге ауысқан кездегі консерватив күштер жасайтын жұмыс арқылы өрнектеуге мүмкіндік туады. Қарастырып отырған мысалда энергиясы нольге тең күй үшін кез келген жағдайды алуға болады: 1, 2 нүктелер немесе Жер беті. Нольдік күй үшін, мысалы, нүктенің Жер бетіндегі жағдайын алайық. Онда потенциалдық энергия бірінші күйде 1 mgh шамасымен анықталып, екінші күйде 2 mgh -ге тең болады. Ал егер бастапқы күй есебінде екінші жағдайды алсақ, жүйенің потенциалдық энергиясы ( ) 1 2 mg h h − -ге тең. Сонымен, потенциалдық энергия жүйенің бастапқы күйін таңдап алудан тәуелді екені, яғни тұрақтыға дәлдікпен есептелінетіні айқын болып отыр. Қарастырып отырған мысалда консерватив тартылыс күші арқылы әрекеттескен дене мен Жерден құрылған жүйенің потенциалдық энергиясы n E mgh const = + жүктеу/скачать 3,36 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|