机械能是否守恒？

Question

如题所述

Answer 1

虽然合外力为零，但外力对系统内部的能量可以做功。例如，一个弹簧受到向左和向右大小相等的力，但由于两个力的位移不同，外力对弹簧系统做了功。需要明确的是，合外力为零与系统不受合外力是不同的概念。
合外力为零并不一定意味着机械能守恒。在力学中，系统受力为零可能有以下两种情况：
1. 系统中有滑动摩擦力做功，这时系统的机械能不守恒。
2. 系统内没有滑动摩擦力做功，但系统的机械能也可能不守恒。
在第一种情况中，由于系统内部存在滑动摩擦力并做功，系统内会产生内能，导致机械能减少，因此机械能不守恒。例如，在光滑水平面上，A和B两个物体组成的系统在相互滑动过程中（A和B之间有摩擦力），由于系统内摩擦力做功，A和B的机械能会减少。
在第二种情况中，有两种可能性：
- 物体静止，其机械能不变。这当然不违反机械能守恒定律，但这只是一种特殊情况，包括保守力在内的所有力都不做功，实际上，将机械能守恒定律应用于这类问题时，既无意义也解决不了任何问题。
- 物体做竖直向上或向下的匀速直线运动，这时机械能不守恒。例如，当神舟六号的返回舱接近地面并匀速下落时，机械能不守恒。
因此，机械能守恒定律是指在能量转化过程中能量的守恒，而不是简单地认为机械能不变。在没有动能和势能相互转化的机械能不变的情况下，不能将其视为机械能守恒。