Работа силы трения.

В природе все движения (исключая движения в вакууме) сопровождаются трением. Рассмотрим особенности движения тела под действием силы трения.

Если толкнуть тело, лежащее на горизонтальной поверхности, то при его движении возникает сила трения скольжения. Заметим, что направление перемещения составляет угол 180 градусов с направлением силы трения. Поэтому работа силы трения отрицательна:

(1) A = F_тр S cos180°= - F_тр S

Т. к. работа отрицательна, то кинетическая энергия тела уменьшается. Пройдя какое-то расстояние, тело остановится. Оно останавливается совсем и в обратный путь не движется. Это происходит, потому что при движении тела под действием силы трения кинетическая энергия тела уменьшается, но в потенциальную энергию не превращается.

Таким образом, когда на тело действует сила трения (сама по себе или вместе с другими силами), закон сохранения полной механической энергии нарушается: кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная взамен не появляется. Полная механическая энергия уменьшается.

Однако, нарушение закона сохранения энергии из-за действия силы трения только кажущееся. Дело в том, что трение одного тела о другое всегда приводит к нагреванию обоих трущихся тел, к повышению их температуры. Значит, происходит изменение кинетической энергии движения частиц, из которых состоят все тела. Следовательно, происходит превращение механической энергии во внутреннюю. Тщательные измерения показали, что кинетическая энергия молекул увеличивается как раз на столько, на сколько уменьшается кинетическая энергия трущихся тел. Таким образом, механическая энергия тела или системы тел в случае, когда действуют силы трения, действительно не сохраняется, а уменьшается.

Закон сохранения полной механической энергии может и нарушаться. Однако никогда не нарушается закон сохранения полной энергии, если понимать под полной энергией не только механическую энергию, а сумму всех видов энергии - потенциальной, кинетической, внутренней и других видов.