Досаева Б. Т., Койшыбаев Н., Жаугашева С. А
Механикадағы энергияның сақталу және түрлену заңы
жүктеу/скачать 4.06 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Механикалық және жылулық процестердегі энергияның сақталу және түрлену заңы
| Механикадағы энергияның сақталу және түрлену заңы. Механикалық қозғалыстың материяның басқа қозғалыс түрлеріне ауысуы болмайтын процестерді таза механикалық процестер деп атайтын боламыз. Тек қана механикалық процестер ғана өтіп жататын жүйеларды консервативтік деп атайтын боламыз. Мұндай жүйе идеалданған жүйе болып табылады, себебі онда механикалық энергияның шашырауына әкеп тірейтін үйкеліс және басқа да кедергі күштері жоқ, яғни онда механикалық энергияның басқа түріне айналуы болмайды. Консервативтік жүйеда тек кинетикалық энергияның потенциялық энергияға және керісінше өтулері ғана болып жатады. Консервативтік жүйеда денеге әсер ететін күштің жұмысы траекторияның түріне тәуелсіз, тек дененің бастапқы және ақырғы қалыптарымен ғана анықталады. Мұндай күштердің мысалы ауырлық күші бола алады. Осы айтылғандардан консервативтік жүйеда тұйықталған жол бойында атқарылған жұмыстың нөлге тең болатындығы шығады.
Мұндай жүйе үшін энергияның сақталу заңы oрындалады: тұйықталған консервативтік жүйеда осы жүйены құрайтын барлық кинетикалық және потенциялық энергияларының қосындысы тұрақты шамаға тең болады. Егер осы қосындыны Е деп белгілесек, онда консервативтік жүйеге сыртқы әсерлер жоқ кезде E=const (2.58) болады. Мысалға, дененің еркін түсуі кезінде оның кинетикалық және потенциялық энергияларының қосындысы тұрақты болып қалады. Механикалық энергияның бір денеден екінші денеге берілуінің жалғыз ғана тәсілінің А жұмыс болып табылатындығын еске ала кетейік. Сондықтан, қайсы-бір күйде консервативтік жүйенің механикалық энергиясы Е1 болса және де осыдан кейін сыртқы күштер осы жүйеге А жұмыс атқаратын болса, онда жүйенің энергиясы А шамаға артады да, жаңа күйде Е2 шамасына тең болады. Демек, бұл жағдайда Е2–Е1=А. (2.59) Механикалық және жылулық процестердегі энергияның сақталу және түрлену заңы. Механикалық энергия үйкеліс жоқ кезде ғана сақталады дедік. Үйкеліс күштерінің әсері механикалық энергияның бірте-бірте кемуіне әкеп тірейді. Шындығында да моторын ағытқаннан кейін автомобиль бірте-бірте өзінің кинетикалық энергиясын жоғалтып, ақыры тоқтайды; таудан сырғанап түсіп келе жатқан шана да бірте-бірте жылдамдығын жоғалтады және т.б. Осы кезде энергия ізсіз-түзсіз жоғалып кетіп жатқан жоқ: барлық айтылған жағдайларда да қандай да бір жылу мөлшерінің бөлініп шыққандығын байқауға болады. Сөйтіп, үйкеліс кезінде жалпы алғанда, қозғалыысқа кез-келген кедергі кезінде механикалық энергияның ішкі энергияға өтуі болып жатады. Осындай кездердегі механикалық энергияның кемуінің өлшем шамасы А жұмыс болса, ішкі энергияның артуының шамасы алынған Q жылу болып табылады. Джоульдің тәжірибелері көрсеткендей, олар бір-біріне пропорционал, егер оларды бірдей бірліктермен (джоульдермен) өлшесе, онда олар бір-біріне тең болады. Демек, үйкеліс күштері әсер ететін кезде механикалық энергияның азаюы дәлме-дәл осы процеске қатысатын денелердің ішкі энергиясының артуына тең болады. Бұл дегеніміз тұйықталған жүйены құрайтын барлық денелердің механикалық және ішкі энергияларының қосындысы тұрақты шама болады дегенді білдіреді. Табиғат құбылыстарын зерттеулер дененің энергиясының өзгеруі тек екі түрлі жолмен ғана жүретіндігін көрсетті: жұмыс атқарылу кезінде және жылу алмасу кезінде. Демек, жұмыс пен жылу мөлшері денелер арасында энергия алмасудың бірден-бір формалары екен. Сөйтіп, денеге берілген Q жылу мөлшері және осы дененің басқа денелерге жасаған А жұмысы кез келген процесс кезінде оның ішкі энергиясының өзгерісін бір мәнділікпен анықтайды екен. Енді энергияның сақталу және түрлену заңын тұжырымдайық: тұйықталған жүйенің энергиясы ешуақытта да жоғалмайды және жоқтан пайда болмайды. Жүйенің ішіндегі кез келген құбылыс кезінде ол бір түрден екінші түрге ауысады немесе сан жағынан өзгеріссіз бір денеден екінші денеге беріледі. Энергияның сақталу заңы табиғаттың негізгі заңдарының бірі болып табылады, ол әруақытта да орындалады. жүктеу/скачать 4.06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|