第七讲:机械能守恒定律-----by 小费

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{GMm}{r}
  • 保守力的功

    • 直观感受:

      • 保守力做功,将使得机械能在系统内部之间转移,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}kv_初^2-\frac{1}{2}kv_末^2

    • 万有引力的功:W=\frac{GMm}{r_初}-\frac{GMm}{r_末}

  • 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。
      例:比如两个相向运动,受一对水平上方向相反,大小相同的力作用在
      两个大小相同的橡皮泥上,这整个系统,反而机械能不守恒。
  • 机械能不守恒的处理
    使用积分,对目标变量进行处理


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:
- 从整个系统来讲,系统只存在重力势能和弹性势能、动能之间进行转化
则:mgx=\frac{1}{2}kx^2+\frac{1}{2}mv_{(x)}^2
弹性势能:W_弹=W_初-W_末=0-\frac{1}{2}kx^2=-\frac{1}{2}kx^2
重力势能:E_势=0-mgx=-mgx
动能:E_动=0-\frac{1}{2}mv_{(x)}^2=-\frac{1}{2}mv_{(x)}^2
则:v_{(x)}=\sqrt{\frac{2mgx-kx^2}{m}}
-从整个系统来讲,不仅仅时系统存在机械能之间的转化,也存在着因为摩擦力,
而损失的功。
则:mgx=\frac{1}{2}kx^2+\frac{1}{2}mv_{(x)}^2+\mu mgx
从摩擦力损失的功:W_f=umgx
\therefore v_{(x)}=\sqrt{\frac{2mgx-kx^2-2\mu mgx}{m}}


机械能守恒(上课笔记部分)

重力做的功:mgZ_A-mgZ_B

弹力做的功:\frac{1}{2}kx^2_A-\frac{1}{2}kx^2_B

万有引力:(用于处理天体之间的运动)

(-G\frac{Mm}{r_A})-(-G\frac{Mm}{r_B})

IMG_20190306_081135.jpg

  • 当只有重力、弹力、万有引力做功时,整个系统机械能守恒。

  • 当没有摩擦力时,整个系统的机械能守恒,必须\color{green}{外力不做功}的时候。

  • 合外力为0\neq合外力不做功

    例1:根据能量的增减来分析:重力势能减少=动能的增加+弹性势能的增加。

    ​ 1. 不存在摩擦力:m_2gd=\frac{1}{2}(m_1+m_2)v^2+\frac{1}{2}kd^2

    ​ 根据能量的增减来分析:重力势能减少=动能的增加+弹性势能的增加+摩擦力的产生的热能损失。

    ​ 2. 存在摩擦力:m_2gd=\frac{1}{2}(m_1+m_2)v^2+\frac{1}{2}kd^2+\mu mgd

    IMG_20190306_081154.jpg

例2:分析:只有拉力、摩擦力、弹力、考虑到初末状态,拉力的功分给了摩擦力和弹力

​ 拉力的功=弹性势能+|W_f|

F_0x=\frac{1}{2}kx^2+\mu mgx

​ 便求出:x

IMG_20190306_082727.jpg
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 202,905评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,140评论 2 379
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 149,791评论 0 335
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,483评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,476评论 5 364
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,516评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,905评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,560评论 0 256
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,778评论 1 296
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,557评论 2 319
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,635评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,338评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,925评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,898评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,142评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,818评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,347评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容