物理システムに関する最初の研究から、機械エネルギーは変更できるものの、失われることはないことがわかっています。数年間にわたり、さまざまな分野でいくつかの研究が行われ、エネルギー保存則と呼ばれる基本法則の策定につながりました。それが宇宙の構築の柱の 1 つであると見なされる場合、私たちはそれをエネルギー保存原理と呼びます。
保守勢力の話に戻りましょう。彼らはこの法律のためにそう呼ばれるようになりました。保守的な力のみが仕事を実行するシステムは、機械的エネルギーを節約します (仕事を実行しない限り、システムは他の力を提示できることに注意してください)。
力学の研究では、重力と弾性力は保存力として特徴付けられます。したがって、これら 2 つの力のみが仕事を行うシステムは、最終機械エネルギーと等しい初期機械エネルギーを持ちます。いくつかの例を見てみましょう。
物質点があり、この物質点が地球の表面の真空領域に上向きに投げられたとします。上昇中、この物質点の位置エネルギーは増加しますが、運動エネルギーは減少し、これら 2 つのエネルギーの合計は常に一定になります。下降するにつれて、位置エネルギーは徐々に運動エネルギーに変換されます。
摩擦のない質量ばねシステムでは、ブロックが基準点 ( O ) から移動して放棄されたとき、振動運動中の任意の点での機械エネルギーの保存を検証します。
非保存的な力が働くと、機械的エネルギーは保存されなくなり、減少または増加する可能性があります。その働きにより機械エネルギーの減少を引き起こす非保存的な力は、散逸力と呼ばれます。滑り摩擦力や空気抵抗力などがこれに当たります。
移動する物体が点 A に運動エネルギー、重力位置エネルギー、弾性エネルギーを持っていると仮定します。別の点 B を通過すると、運動エネルギー、重力位置エネルギー、弾性位置エネルギーが発生します。保存的な力のみが作用する場合、力学的エネルギー保存則により次のことが保証されます。
E cA +E p(g)A +E eA =E cB +E p(g)B +E eB
機械的エネルギー保存則が成り立つ状況は理想的です。厳密に言えば、それらは非常にまれです。空気抵抗や摩擦などの消散力は事実上避けられません。これらのシステムでは、システムがエネルギーの侵入を許可しない限り、散逸力によって行われる仕事は、身体の最終的な機械的エネルギーと初期の機械的エネルギーの差に対応します。
τ F 散逸= E mf – E mi
上の式では次のようになります。
τ – 散逸力の仕事
In f – 最終機械エネルギー
In i – 初期機械エネルギー
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