Механическая энергия тела в гравитационном поле Часть1

Автор
Сообщение
K Potes
#23288 2016-02-26 21:52 GMT

Потенциальная энергия тела связанного с пружиной равна нулю когда пружина недеформирована.Гравитационное поле это не пружина, но аналогия есть. В гравитационном поле состоянию тела связанного с недеформированной пружиной соответствует состояние свободно падающего тела т. е. при свободном падении массы m из бесконечности на несоизмеримо большую массу М в вакууме потенциальная энергия тела на протяжении всего падения равна нулю. Есть только кинетическая энергия, причём эта кинетическая энергия обусловлена только воздействием гравитационного поля на тело.

Ek=\(\frac{mV^2}{2}\) Eп=0

Механическая энергия Емкпк

С другой стороны если тело удерживают неподвижно в точке R то его кинетическая энергия равна нулю, а потенциальная энергия обусловлена действием удерживающей тело сторонней силы

Еп=\(\frac{GmM}{R\) Ek=0 Eмп

Вся кинетическая энергия превратилась в потенциальную. Отсюда вытекает что кинетич энергия свободного падения тела должна быть равна потенц энергии при удержании тела на эквипотенциальной поверхности( это поверхность во всех точках которой ускорение свободного падения имеет одно и то же значение)

Значит \(\frac{mV^2}{2}\)=\(\frac{GmM}{R}\) Vгр=\(\sqrt{2GM/R}\)

В данных рассуждениях Vгр-это скорость чисто гравитационного падения тела из бесконечности.(вторая космическая это другая скорость) Таким образом если тело падает со скоростью которую придаёт этому телу только гравитац поле то эту скорость следует называть гравитационной скоростью падения тела.

Мы рассмотрели два крайних характерных случая движения: неподвижное состояние и свободное гравитационное падение.

Теперь рассмотрим все случаи движения заключённые между двумя вышеназванными т. е. рассмотрим падение тела с притормаживанием.Мы начинаем притормаживать падение тела. Кинетическая энергия тела уменьшается, но увеличивается потенц энергия. Причём она увеличивается ровно настолько насколько уменьшается кинетич энергия для данной эквипотенциальной поверхности. До момента остановки тела кинетич энергия уменьшается, а потенц энергия растёт. Причём общая механическая энергия тела и при свободном падении, и при неподвижном положении, и при движении с притормаживанием постоянна для данной эквипотенциальной поверхности. Во всех этих видах движения механическая энергия: Ем=GmM/R Потенц энергия совпадает с механической только при зависании тела.

Рассмотрим четвёртый случай, а именно подъём тела вверх.Потенц энергия достигнув своего максимума в момент зависания , при подъёме изменяется только за счёт изменения гравитац поля и больше ни от чего кроме R не зависит т. е. Еп=GmM/R при подъёме. Кинетич энергия зависит от скорости подъёма т. е. от действия сторонних сил: Ек=\(mV^2/2\).

Соответственно Ем=GmM/R+mV2/2 Понятно что в этом случае никакого сохранения механической энергии тела нет.

До сих пор принято считать что потенц энергию лучше считать отрицательной т. к. она с высотой должна расти от отрицательных значений до нуля . Неверно считать что при ослаблении гравитационного поля с высотой потенц энергия увеличивается. Потенц энергия максимальна там где нет поля??? Конечно можно строить разные модели, но главное здесь насколько модель физически обоснована.

Смысл потенциальной энергии тела в гравитационном поле заключается в том что если кто-то или что-то отклоняет тело от гравитационного движения (свободного падения) то это тело пытается вернуться в исходное гравитационное движение, т.е. потенциальная энергия у тела появляется только в результате действия сторонних сил.Это моё понимание энергии тела в гравитац поле. Оно отличается от официального.Здесь рассмотрены случаи свободного падения из бесконечности, зависания и падения с притормаживанием.Это не все случаи Не рассмотрен случай свободного падения тела с какой-то конкретной высоты что равносильно подбрасыванию.Этот случай тоже характерный и нуждается в рассмотрении, несмотря на его школьную простоту.

:p:love

отредактировал(а) K Potes: 2016-12-21 18:33 GMT
K Potes
#23918 2016-11-23 19:05 GMT

Продолжение: " Механическая энергия тела в гравитационном поле Часть2" на сайте sfiz.ru в разделе Механика.

:p:love