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机械能守恒
8.3
考虑一个轮胎在重力作用下像单摆一样来回摆动。假设该单摆-地球系统为一个孤立系统。
当单摆摆动时,系统的能量在重力势能和动能之间来回转换,而系统的机械能(两者之和)保持不变。
当单摆处于最低位置时,其速度达到最大,此时所有能量均为动能。当单摆处于最高位置时,会瞬间静止,速度为零,此时所有能量均为势能。
在中间位置时,一半能量为动能,另一半为势能。
在任何孤立系统中,机械能守恒定律指出,系统在任意时刻的总机械能保持不变。下标表示能量传递过程中不同的时间点。
系统的机械能E是其势能U和系统内物体的动能K之和。 当只有保守力引起系统内的能量转移时,即当摩擦力和阻力不作用于系统中的物体时,这种机械能会发生什么? 假设系统与其环境隔离; 换句话说,系统外部物体的外力不会引起系统内部的能量变化。
当保守力对系统内的物体做功W时,该力在物体的动能K和势能U之间传递…