Энергия, күш жұмысы, қуат

Энергия – әр түрлі қозғалыс кезіндегі материяның күйін сипаттайтын шама. Материяның әр түрлі қозғалысымен әр түрлі энергияларды байланыстырады. Олар: механикалық, жылулық, электромагниттік және т.б.

Дененің механикалық қозғалысының өзгерісі, сонымен қатар осы қозғалыстың энергиясы, оған әсер ететін басқа денелер күшінің әсерінен болады. Осы күштер жұмыс атқарады. Күш жұмысы қозғалыстың берілу шамасымен немесе бір денеден екінші денеге өтетін энергия шамасымен сипатталады.

, (2.16)

2.1-сурет. Жұмыс	мұндағы - аз уақыт аралығындағы орын ауыстыру; - нүктеге Ғ әсер күшінің бағыты мен орын ауыстыруының бағыты арасындағы бұрыш, - күшінің бағытына проекциясы (немесе ); - орын ауыстыруының күшіне бағытталған проекциясы (2.1-сурет).
Дене 1 нүктеден 2 нүктеге дейінгі траектория бойында күштің жұмысы осы траекториядағы барлық шексіз кіші элементар жұмыстардың алгебралық қосындысына тең: . (2.17) Егер тәуелділігі графиктік түрде берілсе (2.2-сурет), жұмыс штрихталған фигураның ауданымен анықталады.	2.2-сурет. Жұмыстың графиктік анықтамасы

Жұмыс жасайтын күштер екіге бөлінеді: консервативті және консервативті емес.

Егер күштің жұмысы дененің бастапқы және соңғы күйімен ғана анықталатын болса, яғни оның траекториясына тәуелді болмаса, мұндай күштерді консервативті (потенциалды) деп атайды, олар үшін жұмыс әр түрлі жолдарда бірдей болады.

,

2.3-сурет. 1 нүкт. 2 нүкт. орын ауыстырған кездегі потенциалдық күштің жұмысы

Мұндағы және - нүкте 1 орыннан 2 орынға және траекториялары бойынша орын ауыстырған кездегі потенциалды күштің жұмысы (2.3-сур.). Нүктенің қарама-қарсы бағыттағы қозғалысы проекциялық күштің бағытын өзгертеді және оның жұмысының таңбасы өзгереді: . Сондықтан да потенциалды күштің тұйық траекториядағы жұмысының қосындысы нөльге тең.

( ).

1-ші және 2-ші нүкте және тұйықталған және траекториялары еркін таңдалған. Сондықтан, әр түрлі тұйық траекториядағы нүктенің потанциалды күшінің толық жұмысы нөльге тең.

(2.18)

Потенциалды (консервативті) күшке ауырлық күшін, электр зарядтарының өзара әсерлесу күшін, серіппенің серпімділік күшін жатқызуға болады.

Егер күш әсері нәтижесіндетұйық жүйені кез-келген орын ауыстырудаатқарылған қосынды жұмыс теріс болса, мұндай күштер диссипативтік кедергі күшітер консервативті емес (потенциалды емес) деп аталады (мысалы, үйкеліс күштері). Олардың әсерінен жүйенің механикалық энергиясының бір бөлігі энергияның басқа түріне, мысалы жылулық энергиясына ауысады. Егер материалдық нүктеге бір уақытта бірнеше күш әсер етсе , онда олардың уақыт ішінде қорытынды жұмысы әр күш атқаратын жұмыстың алгебралық қосындысына тең.

, (2.19)

- нүктенің уақыт бойынша радиус-векторының өзгерісі, .

Атқарылған жұмыстың жылдамдығын сипаттау үшін қуат деген ұғым енгіземіз:

. (2.20)