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。
这是一个带摩擦的 U 形抛物线轨道。将滑块从高处释放。因为摩擦力的存在,滑块每次上升的高度会越来越低。注意观察左侧的能量条: 蓝色(势能)和黄色(动能)在不断转化,但它们的总和在减少 —— 减少的部分全都变成了红色(热能),系统的所有能量之和始终等于100%!
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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