能量守恒定律:如果把摩擦生热产生的内能(热能)也算上,系统的总能量永远守恒。
摩擦生热 $Q$ 等于滑动摩擦力 $f$ 乘以相对路程 $s$。阻力做多少负功,系统就产生多少热能(内能)。这里 $Q$ 我们用红色 $E_{thermal}$ 表示。
能量守恒定律是自然的黄金法则。就像在家庭记账中,资金在不同账户(微信、支付宝)之间转账(动能和势能相互转化),虽然会有手续费(摩擦生热),但只要没有资金流入流出,你的总资产(总能量)依然保持恒定。微观上,摩擦将滑块的有序机械运动耗散为轨道与滑块分子无规则的热运动,宏观总量永远守恒。
本实验展示了真实的宏观物理过程:能量耗散。随着滑块在U型轨道中往复运动,克服摩擦力做功,机械能逐渐转化为因摩擦产生的内能(热能)。 改变初始高度或摩擦系数,观察能量转化的快慢。
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