势能和动能有什么联系和区别呢?

如题所述

质元的动能与势能的相位相同,因此能量大小变化同步。机械波动能和势能的公式形式相同,因此当时间t和位置x分别相同时,质元的动能和势能大小相等。

波在传播过程中,变化规律由波源(振源)决定,所以任何质元的动能和势能的变化规律相同。传播过程中,无阻尼条件下,能量是直接传递下去的。以下简化便于理解。

假设实心圆为波源,空心圆为质元。波源带动相邻的质元,质元带动后序相邻的质元。波源带动质元的趋势强弱反映了形变势能的大小。

最高点或最低点位置,波源动能最小,波源和质元几乎同时到达最高点或者最低点,相对位置差最小,波源带动质元的趋势较弱,因此形变势能最小。

每一个质元总是不断从前一个质元吸收能量,同时不断地把能量传给下一个质元。

波的动能和势能:

波在传播时,介质中各质元都在各自的平衡位置附近振动,因而具有动能,同时介质要产生形变,因而具有弹性势能。介质的动能与势能之和称为波的能量。

平面简谐波为例,质元的动能和势能都随时间作简谐振动,它们有相同的振幅,角频率,位相。意味着质元经过平衡位置时,具有最大的振动速度,同时其形变也最大。

在相互作用力是“耗散力”(如摩擦力)时,设物体由A点(假设它是势能零点)移到B点克服它做功为W,当物体由B点回到A点时,它并不能对物体做功,故不能说由于耗散力存在使物体具有了势能。

与此相反,如果上述过程是在保守力作用下进行的,那么物体从B回到A时,保守力对物体做的功正好等于W,这是因为保守力所做的功才只与物体的初始和最终的相对位置有关。如果物体不受其它力的作用那么这个功W就使物体得到同样多的动能。

故我们说物体在B点有势能W。总之势能的大小由体系内各物体之间保守力所作的功来量度。势能是属于物体系共有的能量,通常说一个物体的势能,实际上是一种简略的说法。势能是一个相对量。选择不同的势能零点,势能的数值一般是不同的。

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