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能量图 - I
8.11
能量图是当保守力作用于物体时,其势能随物体位置变化的函数图像。由于物体所受的净保守力作用,该系统的总机械能保持不变。
考虑一名滑冰者静止在高度为 y 的无摩擦抛物线形斜坡上的点 A 处。此时,滑冰者的重力势能等于 mgy,而其动能为零。
当滑冰者向下移动时,其势能随x2而减小。
在斜坡底部,滑行者的势能变为零,而其动能达到最大值。
当滑冰者向点移动时 B此时,势能达到最大值,而动能趋近于零。
此外,由于斜坡无摩擦,滑冰者在斜坡底部会进行周期性往复运动。因此,作用在滑冰者上的力等于该时刻势能的负导数。
通过解释势能图,可以轻松理解机械系统的动力学。 由于能量是标量,因此系统动力学的解释变得更加简单。
以抛物线坡道上的溜冰者为例。 沿斜坡不同点的势能与斜坡的高度成正比,斜坡的高度随斜坡上的水平位置呈二次方变化。 当滑冰者从最高位置沿着斜坡滑下时,他们的势能转化为动能。 作用在溜冰者身上的净力是重力;…