机械能守恒
书籍:中国大百科全书 力学
质点或质点系在势力场(见保守系统)中运动时,其动能和势能之和保持为常量。动能和势能之和称为机械能,故称机械能守恒。
设质点Q在势力场中沿曲线QQ运动(见图)。
有势力F 沿曲线QQ所作的功A等于Q、Q两点的势能V、V的差,即
A=V-V。(1)
令v和v分别代表质点Q在Q和Q时的速度。由质点运动微分方程的切向投影式得:
,
式中F为F沿曲线切向的分量。对上式两边乘以dS得:
。
对上式由v到v进行积分,并代入(1)式,可得:
,(2)
式中和 分别为质点Q在Q和Q点的动能。由此可见,质点在势力场中运动时,机械能保持恒量。故势力场又称保守力场,有势力又称保守力。
质点在保守力场中运动时,没有能量耗散,所以作用于质点的力所作的功只同质点的起始和终了的位置有关,而同质点运动的路径无关。例如,质点沿路径QQ和QQQ运动时,有势力F 沿二路径所作的功相等。
对于在有势力场中的质点系,其机械能亦守恒,其势能可用质心的势能来计算。