Уравнение Менделеева – Клапейрона 3 страница

- относительное удлинение

- модуль упругости материала (модуль Юнга).

.

Механические|механичные| свойства тел

4

2 3

1

0

При деформация не упругого, а пластичного, характера (после снятия нагрузки в детали наблюдается остаточная деформация). Коэффициент запаса прочности (запас прочности):

;

Минимальный запас|припас| прочности:

;

где - предел упругости

- предел|граница| текучести

- граница прочности (в случае последующего повышения нагрузки материал разрушается).

Сила трения

а)

Если сила не сдвинула тело, то .

(сила нормального прижатия).

, где - сила реакции опоры.

б)

Если под действием силы тело движется равномерно, то

Если тело , то тело движется ускоренно.

- коэффициент трения, зависящий от состояния поверхностей тел, соприкасающихся при их движении (от качества их обработки, наличия смазки), и от материала тел.

Если тело поставить на катки или на колеса, то сила трения, возникающая при движении (качении) тел, в десятки раз меньше:

.

Закон сохранения импульса

На основании третьего и второго законов Ньютона:

,

.

Векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается неизменной – закон сохранения импульса (замкнутая система – такая, в которой тела взаимодействуют толь друг с другом).

.

Реактивное движение

Реактивное движение – движение тел за счет выбрасывания из них струй газа или жидкости (пример последнего – плавание каракатиц и медуз). Такое движение – проявление закона сохранения импульса.

Принцип реактивного движения реализован в ракетах (сигнальных, метеорологических, военных, космических).

,

где - масса ракеты, - масса газа;

- масса топлива .

При (старт с Земли) имеем:

.

Механическая работа

В механике работа (от немецкого «Arbeit») – скалярная физическая величина, характеризующая движущее действие силы.

.

Энергия

Энергия (от «work» - работа, так как энергия – характеристика способности тела совершать работу) или Е (от «energy») – универсальная количественная мера движения, не изменяющаяся при переходе одной формы движения (например механической) в другую (например в тепловую).

В механике изменение энергии равно выполненной работе:

.

Механическая энергия

1. Кинетическая (энергия движения):

.

2. Потенциальная (энергия взаимодействия тел или участков тел):

а) энергия тела, поднятого над поверхностью Земли,

;

б) энергия упругого деформированного тела:

.

Мощность (или от «power») – характеристика быстроты выполняемой работы:

.

При

(можно изменять силу тяги двигателя автомобиля, например при подъеме, путем изменения его скорости).

Закон сохранения механической энергии

В замкнутой системе тел условием сохранения полной механической энергии системы является взаимодействие тел только под действием сил гравитации и (или) упругости (так называемых потенциальных или консервативных сил:

.

Чтобы выполнялось условие , нужно, чтобы и , что в реальных условиях не осуществимо. На рисунке б и в стрелками изображены направления движения мяча.)

а)

А мяч

б)

В

в)

С

На практике полная механическая энергия

.

Вследствие превращения части механической энергии в тепловую (за счет сил трения и сопротивления) полная механическая энергия не сохраняется даже в изолированной системе.

Коэффициент полезного действия

Вследствие неизбежности существования трения и сопротивления среды,

однако .

Чем меньше препятствующие факторы, тем больше при той же , т.е. тем больший коэффициент ( ) в этой пропорциональности:

,

откуда коэффициент полезного действия (КПД)

.

Часто говорят «затраченная» работа. Это некорректно, затрачивается энергия, а работа выполняется.

СТАТИКА

Раздел механики, изучающий условия относительного покоя тел.

Статика твердого тела

Равновесие тела с закрепленной осью вращения

h₁ h_{2 В}

A

С

Условие равновесия: линия действия равнодействующих всех приложенных к телу сил должна проходить через центр (ось) вращения.

; - тело находится в равновесии, если моменты приложенных к нему сил численно равны и действуют в противоположных направлениях.

Рычаг

О

Относительно точки О: .

Обобщение на любое число сил: рычаг находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов сил, действующих на рычаг, равна нулю.

Статика жидкостей и газов

Статика жидкости и газов изучает равновесие жидких и газообразных сред.

Давление

Давление численно равно силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности.

, .

Закон Паскаля

Давление, оказываемое на жидкости или газы, которые находятся в замкнутом сосуде, передается на них равномерно по всем направлениям. (Причина – большая подвижность молекул).

Примечание: гидравлические прессы, тормоза, подъемники (домкраты).

Собственное давление жидкости (гидростатическое)

На дно сосуда площадью действует вес столбика жидкости высотой , создавая давление

.

Выводы: а)

б)

Сообщающиеся сосуды (открытые)

1. Любая жидкость устанавливается в сообщающихся некапиллярных сосудах на одном уровне (независимо от числа сосудов, их размеров и наклона относительно линии горизонта).

2. В сообщающихся сосудах высоты разнородных несмешивающихся жидкостей обратно пропорциональны их плотностям:

; ; ; ; .

Закон Архимеда

Пусть верхнее основание кубика расположено на уровне поверхности воды. Тогда силы давления воды, действующие с боков, взаимно компенсируются. Сила, направленная вертикально вверх, называется выталкивающей или силой Архимеда. Эта сила численно равна весу столбика воды высотой и основанием, равным основанию кубика: