Елементарна робота сили

Елементарною роботою ΔА сили Р на елементарному переміщенні г називають фізичну величину, яка дорівнює скалярному добуткові вектора сили F на вектор переміщення Δг:

Згідно з означенням скалярного добутку векторів

ΔА = Fs соsα,

де α- кут між векторами F і Δs(рис. 3.4.

Робота сили Р на переміщенні s дорівнює добуткові модулів цих

векторів на косинус кута між ними.

Одиниця роботи - джоуль (Дж):

1 Дж = 1кг»м2/с2.

1 Дж - робота, здійснювана силою 1 Н на переміщенні 1 м, якщо на-

прями сили і переміщення збігаються.

Робота потенціальних сил

Потенціальні сили- це сили, робота яких залежить тільки

від початкового і кінцевого положень рухомого тіла. Отже, робота потен-

ціальних сил не залежить від форми траєкторії руху.

Робота потенціальної сили по замкненій траєкторії завжди дорів-

нює нулеві.

До потенціальних сил належать сили пружності та сили тяжіння. Сила

пружності та сила тяжіння є змінними силами, тобто такими, що залежать

від Δг.

Непотенціальні сили - це сили, робота яких залежить від форми траєк-

торії (наприклад, сили тертя).

Потужність

Конструюючи та експлуатуючи машини, слід брати до уваги

не лише роботу, виконувану машиною, але й швидкість виконання робо-

ти. Величина, яка характеризує швидкість виконання роботи, називаєть-

ся потужністю.

Середня потужність чисельно дорівнює відношенню роботи А до

проміжку часу Δt, за який вона здійснюється:

Потужність, як і робота, - величина скалярна.

Потужність різних двигунів, у тому числі й автомобільних, до цього

часу вимірюється в кінських силах: 1 к.с. = 735 Вт.

Потужність людини становить приблизно 70 Вт.

Закон збереження імпульсу

Замкнена система - це система тіл, на кожне з яких не ді-

ють зовнішні сили.

Якщо система тіл замкнена, то сума всіх зовнішніх сил, які діють на

систему, дорівнюють нулю. Оскільки зовнішні сили не діють ні на жодне

і їло системи, то в рівнянні

В інерціальній системі відліку сумарний імпульс замкненої систе-

ми тіл у часі не змінюється.

Енергія

У природі все знаходиться у взаємному зв'язку та взаємній залежності. Пізнаючи та вивчаючи послідовність і взаємозв'язок явищ, природознавці відкривають закони природи. Ще Арістотель у трактаті "Фізика" писав: "Оскільки природа є початок руху та зміни, а предметом нашого дослідження є природа, то не можна лишати нез'ясованим, що таке рух: але ж незнання руху необхідно спричиняє незнання природи". Пізніше було встановлено, що крім механічного руху існують й інші види руху; наприклад, теплові та різні види руху можуть перетворюватися один на інший. Рух зберігається, зміню-

ється тільки форма руху. З перетворенням різних видів руху один на ін-

ший зв'язано поняття енергія* - основне поняття фізики.

Термін "енергія" сучасного змісту виник на початку XIX ст. Англійсь-

кий фізик Г. Юнг (1773-1829) перший визначив енергію як працездатність рухомих, мас (1807 р.).

У середині XIX ст. були опубліковані праці Р. Майєра (1814-1878),

Д. Джоуля (1818-1889) і Г. Гельмгольця (1821-1894), в яких викладався

закон збереження і перетворення енергії. Поняття енергії поширилося,

крім механічного, на інші види руху.

Можна провести аналогію між перетворенням енергії та обміном валюти: інші банкноти, інша назва, але основне - купівельна спроможність -

лишається. Так само і енергія, зазнаючи перетворення, лишається енергією і

характеризує здатність тіла або системи тіл виконувати роботу.

Взаємодіючі тіла, наприклад у гравітаційному полі, здатні виконувати

роботу, отже, вони "володіють" енергією.

Таким чином, поняття руху і взаємодії матеріальних об'єктів та понят-

тя енергії пов'язані між собою.

Енергія Е - це скалярна фізична величина, яка є єдиною мірою різних

форм руху та взаємодії матерії.

Відповідно до різних форм руху матерії говорять про різні види енергії - механічну, внутрішню, ядерну тощо. У процесі взаємодії тіл форма руху матерії може змінюватись; наприклад, при терті тіла нагріваються, змінюючи вид енергії; механічна енергія переходить у внутрішню.

Зміна виду енергії зумовлена дією на тіло сил і пов'язана з виконанням роботи.

Одиниця енергії, як і одиниця роботи, - джоуль (Дж).

Виконуючи механічну роботу, тіло або система тіл переходять з одно-

го стану в інший. Стан механічної системи визначається радіусами-

векторами або координатами тіл та їхніми швидкостями.

У разі зміни стану тіла або системи тіл їхня енергія змінюється.

Робота А, виконана тілом або системою тіл при цьому, є мірою змі неним їхньої енергії.

Закон збереження механічної енергії

Механічна енергія Е є мірою механічного руху та взаємодії

тіл і залежить від швидкостей і взаємного розташування тіл.

Повна механічна енергія системи тіл - це сума кінетичної і потенціальної енергії всіх тіл, які входять до системи:

Е = Е_К+Е_П.

Закон збереження механічної енергії є слушним і для незамкнених консервативних систем, оскільки в теоремі про кінетичну енергію ΔА -цс робота всіх сил, діючих на систему тіл.

Припустимо, система тіл є неконсервативиою.

У такому разі роботу сил, діючих на систему, можна подати як суму

робіт потенціальних Δ А_П і непотенціальних ΔА_НП сил.

Дата добавления: 2015-05-24