Повна механічна енергія. Закон збереження повної механічної енергії.
Звернемось до теореми про зміну кінетичної енергії системи, формула (1.65)
.
Нагадаємо, що робота внутрішніх сил.
Припустимо, що внутрішні і частина зовнішніх сил є потенціальними. Згідно (1.67) робота таких сил дорівнює зменшенню потенціальної енергії системи
,
де – робота зовнішніх потенціальних сил.
Тоді вихідну формулу можна записати у вигляді
або
, (1.70)
де – робота зовнішніх непотенціальних сил.
Енергію , що дорівнює сумі кінетичної і потенціальної називають повною механічною енергією.
Із (1.70) слідує, що
або .
Отже, зміна повної механічної енергії системи дорівнює роботі зовнішніх непотенціальних сил.
Якщо зовнішні непотенціальні сили відсутні, то
або . (1.71)
Рівність (1.71) виражає закон збереження повної механічної енергії: в системі тіл, між якими діють лише потенціальні сили, повна механічна енергія зберігається, тобто не змінюється з часом.
Механічні системи, на тіла яких діють лише потенціальні сили, називаються консервативними.
Існує ще один вид систем – дисипативні системи, в яких діють непотенціальні сили. Характерним прикладом дисипативних систем є системи, в яких діють сили тертя. Робота сил тертя від’ємна . Тоді , тобто повна механічна енергія системи, в якій діють сили тертя, зменшується – механічна енергія перетворюється в теплову.
При зменшенні повної механічної енергії завжди виникає еквівалентна кількість енергії іншого виду. Енергія ніколи не зникає і появляється знову, вона лише перетворюється із одного виду в інший. В цьому і полягає фізична суть закону збереження і перетворення енергії.