Содержание
-
- Работа. Мощность. Закон сохранения механической энергии
Работа. Мощность. Закон сохранения механической энергии
Пространственной характеристикой действия силы является работа силы - произведение проекции силы на ось Х и перемещения тела вдоль этой оси: $$ A=\left ( Fcos \alpha \right )\Delta x $$ где F - модуль силы, $ \Delta x $ - модуль перемещения, $ \alpha $ - угол между силой и перемещением. Единица работы - джоуль $ 1Дж=1кг\cdot м^{2}/с^{2} $
В механике силы делят на две группы: потенциальные и непотенциальные.
Потенциальная сила - сила, работа которой при перемещении материальной точки зависит только от начального и конечного положений точки в пространстве.
Для непотенциальной силы работа зависит от траектории движения материальной точки между начальным и конечным положениями точки.
Потенциальная энергия тела в данной точке - скалярная физическая величина, равная работе, совершаемой потенциальной силой при перемещении тела из этой точки в точку, принятую за нуль отсчёта потенциальной энергии.
Потенциальная энергия тела на высоте Н над поверхностью Земли $$ E_{p}=mgH $$ нуль отсчёта потенциальной энергии выбран на поверхности Земли.
Потенциальная энергия тела, находящегося в поле тяжести Земли на расстоянии г от её центра. $$ E_{p}\left ( r \right )=-G\frac{mM_{З}}{r} $$
где $ M_{З} $- масса Земли. Нулевой уровень потенциальной энергии в бесконечно удаленной точке. Потенциальная энергия упруго деформированной пружины жёстко- стью k, растянугой на величину х, $$ E_{p}=\frac{kx^{2}}{2} $$ нулевой уровень потенциальной энергии - в положении равновесия.
Принцип минимума потенциальной энергии: любая замкнутая система стремится перейти а такое состояние, в котором её потенциальная энергия минимальна.
Кинетическая энергия тела скалярная физическая величина, численно равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости: $$ E_{k}=\frac{mV^{2}}{2} $$ Соответственно $$ E_{k0}=\frac{mV_{0}^{2}}{2} $$ где $ V_{0} $ - скорость тела в начальныймомент времени.
Теорема о кинетической энергии: изменение кинетической энергии материальной точки равно работе всех сил, действующих на эту точку
$$ E_{k}-E_{k0}=A $$
Средняя мощность - скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, за который она совершена: $$ P_{ср}=\frac{A}{t} $$
Мпювенная мощность силы, действующей на тело, равна произведению модуля скорости тела на проекцию силы на направление мгновенной скорости тела: $$ P=F_{x}V_{x} $$ Полная механическая энергия системы - сумма её кинетической и потенциальной энергий: $$ E=E_{k}+E_{p} $$
Консервативная система - механическая система, в которой действуют только потенциальные силы.
Закон сохранения механической энергии: в консервативной системе полная механическая энергия сохраняется (не изменяется со временем): $$ E_{k}+E_{p}=E_{k0}+E_{p0} $$ Кинетическая энергия может переходить в потенциальную и обратно в равных количествах.
Абсолютно неупругий удар столкновение тел, в результате которого тела движутся как единое целое. При таком ударе кинетическая энергия системы не сохраняется.
Абсолютно упругий удар - столкновение, при котором деформация тел оказывается обратимой, т. е. исчезает после прекращения взаимодействия. При абсолютно упругом ударе кинетическая энергия системы сохраняется.
Задачи и опыты
Важные опыты
Маятник Галилея
