Работа силы. Мощность. Кинетическая энергия.

Работа силы: количественная характеристика процесса обмена энергией между взаимодействующими телами.

Элементарная работа силы: (где альфа-угол между векторами F и dr;

ds=/dr/- элементарный путь; Fs – проекция вектора F на вектор dr).

Работа силы на участке 1-2

и определяется площадью заштрихованной фигуры.

Работа – скалярная величина.

Мощность: физическая величина, характеризующая скорость совершения работы. ( N=dA/dt )

За время dt сила F совершает работу Fdr, и мощность, развиваемая этой силой, в данный момент времени (N=Fdr/dt=Fv) т.е. равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется точка.

Мощность – скалярная величина.

Единицы работы: Дж (1 Дж – это работа, совершаемая силой 1Н на пути 1м: 1 Дж=1Н м)

Единицы мощности: Вт (1 Вт – это мощность, при которой за время 1 с совершается работа 1 Дж: 1Вт=1Дж/с)

Кинетическая энергия механической системы: энергия мех движения этой системы.

Приращение кинетической энергии частицы на элементарном перемещении равно элементарной работе на том же перемещении: dE=dA. Это выражение можно расписать как:

Тогда:

Кинетическая энергия всегда положительна; неодинакова в разных инерциальных системах отсчёта; является функцией состояния системы.

13)Виды взаимодействия. Силы в механике.

мВсе известные силы можно свести к 4-м основным видам взаимодействия:

1)гравитационное

2)электромагнитное

3)сильное

4)слабое

Грав-ное взаимодействие явл. универс-м и связывает все тела, однако это взаимодействие играет сущ. роль в мире тел большой массы. В микромире оно является ничтожно малым. Осущ. через взаимодействие электр. полей. Сильное (ядерное) имеет резко огран. радиус действия (10¯¹³ см). Проявл. только внутри атомных ядер, где онов сотни раз интенсивнее электромагн.

Слабое обуславливает нестабильность ряда микрочастиц. В рамках классич. механики будет р-ть 1 и 2.

Силы тяготения Кеплеровы законы движения планет:

4) Планеты движутся по эллипсам в одном из фокусов которого нах-ся солнце.

5) r(вектор) планеты за равные промежутки времени описывает одинак S.

6) Кв-ты периода обращения планет относ. как кубы больших полуосей их орбит F=G* m₁m₂/r²

Силы тяготения всегда направлены вдоль прямой соединяющей центры тел. Такие силы наз-т центральными. Взаимодействие осущ. посредствами полей. Любое тело окружено гравитах-м полем, которое действует на любое тело с силами пропорц. их масса.

Сила упругости возникает в рез-те вр. тел, сопровожд. их деформациями. F_упр имеет направление противопол. смещению частиц и внешней силы.

F_упр=-kx

Сила упругости тел обуславливается эл/м взаимодействием сост-х тело частиц.

Силы трения F_тр = f*N, где f – коэф. трения.

Трение, возникающие при относительном перемещении сухих поверхностей твердого тела, называется сухим трением. Различают три вида сухого трения: трение покоя, скольжения и качения. Если на тело действует сила F, но тело сохраняет состояние покоя (неподвижно относительно поверхности, на которой оно находиться), то это означает, что на тело одновременно действует сила, равная по величине и противоположная по направлению, - сила трения покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине и противоположна по направлению внешней действующей силе: Fтр.покоя=-F. Сила трения скольжения определяется из соотношения: Fтр=kN, где k – коэффициент трения, зависящий от шероховатости и от физических свойств соприкасающихся поверхностей, N – сила реакции опоры, эта сила определяет насколько тело прижато к поверхности, по которой оно движется. Сила трения покоя изменяется по величине от 0 до максимального значения. Сила трения скольжения всегда направлена в сторону, противоположную скорости движения тела относительно поверхности, по которой оно движется. Сила трения качения мала по сравнению с силой трения скольжения. При больших скоростях сопротивление перекатыванию резко увеличивается и тогда следует рассматривать силу трения скольжения.

14)Поле как форма материи. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия.

Физическое поле – особый вид материи, характерным проявлением которой является F действ. на тело помещенное в данную т. поля. Это поле проявляет себя. Если тело массой m внесено в поле Земли, то на него будет действовать сила mg. Если A сил не зависит от пути, по которому двигались тела, а зависит лишь от начального и конечного положения, то такие силы – консервативные – потенциальные. Работа таких сил равна нулю на замкнутых.

Консервативные силы: сила, работа которой при перемещении тела из одного положения в другое не зависит от того, по какой траектории это перемещение произошло, а зависит только от начального и конечного положения тела. (например гравитационные силы, кулоновские)

Все другие силы (например силы трения) относятся к неконсервативным силам.

Если силы действ. на тело во всех направл-х одинаковы по модулю наз-ся однородными. F=const.

Потенциальная энергия: мех энергия системы тел, определяемая их взаимным расположением и характером сил взаимодействия между ними.

Потенциальная энергия определяется с точностью до некоторой произвольной постоянной. Это, однако, не отражается на физических законах, так как в них входит или разность потенциальных энергий в двух положениях тела, или производная по координатам. Поэтому потенциальную энергию тела в каком-то определённом положении считают раной нулю (выбирают нулевой уровень), а энергию тела в др положениях отсчитывают относительно нулевого уровня.

Потенциальная энергия тела массой m на высоте h : Е_п=mgh; потенциальная энергия упругодеформированного тела: (k – коэфф упругости)

Потенциальная энергия системы, подобно кинетической, является функцией состояния системы. Она зависит от конфигурации системы и её положения по отношению к внешним силам.