기계에너지 보존 법칙을 검증하기 위한 실험 데이터는 다음과 같다.
기계에너지의 정의:
운동에너지와 위치 에너지는 서로 변환되며, 역학적 에너지의 총량은 변하지 않습니다. 즉, 운동 에너지의 증가 또는 감소는 위치 에너지의 감소 또는 증가와 동일합니다. 기계적 에너지는 물체 전체의 기계적 운동과 관련이 있습니다. 마찰이 있을 때 기계적 에너지의 일부는 열 에너지로 변환되어 공기 중으로 손실되고, 다른 부분은 운동 에너지 또는 위치 에너지로 변환됩니다.
기계적 에너지 보존을 위한 세 가지 조건:
1. 중력의 영향만 받습니다. 예를 들어 공기 저항을 고려하지 않은 다양한 발사체 운동에서는 물체의 기계적 에너지가 보존됩니다.
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2. 다른 힘의 영향을 받지만 다른 힘은 작용하지 않으며 오직 중력이나 탄성력만이 작용합니다. 예를 들어, 매끄러운 곡면에서 미끄러지는 물체는 중력과 곡면의 지지력의 영향을 받지만 곡면의 지지력은 일을 수행하지 않으며 물체의 기계적 에너지는 보존됩니다.
3. 다른 힘도 작동하지만 수행된 작업의 대수적 합은 0입니다.
기계적 에너지 보존의 본질:
에너지 변환의 관점에서 보면 특정 물리적 과정에 있는 한. 계의 기계적 에너지의 총량은 항상 변하지 않으며, 계 내에서 또는 계와 외부 세계 사이에서 다른 형태의 에너지로 변환되는 기계적 에너지는 없으며, 다른 형태의 에너지도 계의 기계적 에너지로 변환되지 않는다. 그러면 계의 기계적 에너지는 보존되며 계 내에서 운동에너지와 위치에너지의 상호 변환이 반드시 일어나야 하는지 여부는 중요하지 않습니다.
기능적 관계의 관점에서 볼 때 역학적 에너지 보존의 조건은 "계의 외부 힘은 일을 하지 않고, 계 내부의 비보존력은 일을 하지 않는다"이다. ." 이 조건은 시스템의 보존력(중력 또는 스프링력)이 작동하는지 여부와는 아무런 관련이 없습니다. 왜냐하면 중력 또는 스프링력이 작동하는지 여부는 운동 에너지와 위치 에너지의 상호 변환이 시스템에서 발생하는지 여부만 결정하기 때문입니다. 완료되었는지 여부는 시스템의 전체 기계적 에너지를 변경하지 않습니다.
교과서에 나오는 역학적 에너지 보존법칙은 중력만 작용할 때 물체의 운동에너지와 위치에너지가 서로 변환되지만 역학적 에너지의 총량은 다음과 같이 표현된다. 이는 역학적 에너지 보존 법칙의 가장 일반적인 상황입니다. (즉, 중력 위치 에너지와 운동 에너지의 상호 변환에서는 중력만이 작동합니다.
실제로 중력 위치에너지와 탄성 위치에너지와 운동에너지의 상호 변환으로서 오직 중력과 용수철의 탄성력만이 작용하며, 물체의 운동에너지와 계의 위치에너지의 합은 변하지 않고, 역학적 에너지는 이는 에너지 보존의 보다 일반적인 법칙의 특별한 경우이기도 합니다.