需要先学习的内容力的概念

机械能守恒的条件

先考虑无摩擦的情况。将一个小物体从固定的光滑轨道上由静止释放,物体经过底部后,沿另一侧的斜面上升。

高さ⁠1.0 m⁠から放すと、反対側ではどの高さまで上がるか?

用公式解释现象

  1. 1从运动方程出发mdvdt=⁠F……
  2. 2两边同乘速度mvdvdt=⁠Fv……
  3. 3将左边写成对时间的导数d(½mv²)dt=⁠Fv……
  4. 4将速度表示为位置对时间的导数d(½mv²)dt=⁠Fdxdt……
  5. 5用势能的导数表示力d(½mv²)dt=⁠−(dUdx)dxdt……
  6. 6将右边写成对时间的导数d(½mv²)dt=⁠−dUdt……
  7. 7两边同加dU/dt⁠,合并为总能量对时间的导数d(½mv² + U)dt=⁠0……
  8. 8确定不随时间变化的量½mv² + U=⁠常量……
  9. 9将守恒条件应用于沿轨道的运动m dvdt=⁠−m g sinθ=⁠−d(m g y)ds……
  10. 10利用守恒定律,令释放点与最高点的机械能相等y最高=⁠h₀……
  11. 存在摩擦的情况:求机械能的减少量
  12. 11求摩擦力做功引起的机械能减少量y最高=⁠h₀−⁠μ L……