Глава 9. -| 75 Законы сохранения

В исходном положении скорость движения равна нулю и тело обладает только потенциальной энергией: £, = mgh_Q. При падении камня потенциальная энергия уменьшается, но увеличивается его кинетическая энергия. В конечной точке траектории высота рав­на нулю, скорость движения максимальна (и_к) и тело обладает толь-

2) Движение велосипедиста по холмистой местности

Пусть велосипедист начинает скатываться с вершины холма и, прой­дя ложбину, поднимается по инерции на соседний холм (рис. 9.6). Допустим, что сопротивлением воздуха и трением качения можно пренебречь. Тогда на велосипедиста действуют две силы: консерва­тивная сила тяжести (mg) и сила нормального давления со стороны дороги (N). Последняя сила перпендикулярна направлению движе­ния и работы не совершает. Поэтому полная механическая энергия велосипедиста сохраняется: £_к + Е_п. = const.

При спуске с холма потенциальная энергия переходит в кине­тическую, которая достигает максимума у подножия холма. Далее велосипедист начинает вкатываться на другой холм. При этом ки­нетическая энергия переходит в потенциальную.

Если высота второго холма меньше высоты первого, то при подъе­ме на его вершину велосипедист израсходует не всю кинетическую

энергию. Поэтому он минует вершину и скатится с противоположно­го склона второго холма.

Если высота второго холма больше высоты первого, то велосипе­дист израсходует всю кинетическую энергию, не достигнув верши­ны, и остановится. Это произойдет на высоте, равной первоначаль­ной. Для того, чтобы перевалить через вершину, велосипедист должен увеличить механическую энергию за счет работы ног.

В реальном случае велосипедист испытывает действие силы тре­ния, которая совершает отрицательную работу. Поэтому, если велосипедист не работает ногами, полная механическая энергия сохраняться не будет:

Для того, чтобы поддерживать механическую энергию неизмен­ной, велосипедист должен компенсировать отрицательную ра­боту силы трения положительной работой своих мышц

Отсюда следует, что, чем меньше сила трения, тем меньшая ра­бота требуется от мышц, тем меньше утомление и выше результа­ты. Поэтому фирмы, занимающиеся производством спортивной техники и спортивной одежды, ведут постоянные исследования, направленные на уменьшение силы трения.

В некоторых случаях механическая энергия сохраняется при передаче энергии от одного тела к другому. Например, потенци­альная энергия, запасенная в натянутой тетиве лука, преобразу­ется в кинетическую энергию стрелы.