6 Вопрос. Механическая работа. Кинетическая энергия. Консервативные силы. Потенциальная энергия. Связь между силой и потенциальной энергией. Закон сохранения механической энергии.

Механическая работа — это физическая величина, являющаяся скалярной количественной мерой действия силы или сил на тело или систему, зависящая от численной величины, направления силы (сил) и от перемещения точки (точек) тела или системы.

Для вычисления работы переменной силы необходимо разбить весь путь на элементарно малые участки найти работу на каждом участке, а затем их сложить, поэтому вводится понятие элементарная работа.

Кинетическая энергия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек.

Она равна работе, которую необходимо совершить, что бы сообщить телу скорость.

Свойства кинетической энергии:

1. Относительность

2. Аддитивность

Консервативные силы (потенциальные силы) — силы, работа которых не зависит от формы траектории (зависит только от начальной и конечной точки приложения сил).

Консервативные силы — такие силы, работа которых по любой замкнутой траектории равна 0.

В теоретической физике выделяют только четыре типа сил, каждая из которых является консервативной:

• Гравитационного взаимодействия

• Электромагнитного взаимодействия

• Сильного взаимодействия

• Слабого взаимодействия

Потенциальной энергией называется такая функция, что работа совершенная потенциальной силой при переходе из состояния 1 в состояние 2 равна разности потенциальных энергий этих состояний.

- потенциальная энергия в поле тяжести Земли.

– потенциальная энергия упругой деформации.

Связь между силой и потенциальной энергией.

Пространство, в котором действуют консервативные силы, называется потенциальным полем.

Каждой точке потенциального поля соответствует некоторое значение силы F действующей на тело, и некоторое значение потенциальной энергии W_п.

Градиент какой-либо скалярной функции, есть вектор направленный в сторону наиболее резкого возрастания этой функции. Модуль градиента равен быстроте изменения функции по координате в направлении более резкого роста функции. Таким образом потенциальная сила направленна в сторону наиболее резкого убывания потенциальной энергии равна по величине производной по координате от W_п в этом направлении.

Закон сохранения механической энергии

Если в системе действуют только потенциальные силы, то механическая энергия системы не изменяется.

Если А_п=0, то ∆W_м=0, W_м=const.

В частности закон сохранения механической энергии выполняется для замкнутой системы материальных точек, в которой действуют только потенциальные силы (W_к+W_п)_нач.=( W_к+W_п)_конечн.

Системы, в которых выполняется закон сохранения механической энергии, называют консервативными.

7 Вопрос. Применение законов сохранения к столкновению шаров. Абсолютно неупругий и упругий удар.

Ударом называется кратковременное взаимодействие тел в результате которого изменяются их скорости.

Линией удара называется линия проходящая через точку соприкосновения тел, перпендикулярно поверхности соприкосновения.

Удар может быть центральным, если центры масс тел лежат на линии удара.

Виды ударов:

1. Абсолютно упругий удар – это удар при котором тела после взаимодействия разлетаются в разные стороны с разными скоростями.

Закон сохранения механической энергии выполняется.

Закон сохранения импульса: что было до удара, то будет и после удара.

2. Абсолютно неупругий удар - это при котором тела после взаимодействия двигаются, как единое целое. Закон сохранения механической энергии не выполняется.

З.С.И.

8 вопрос. Вращение твердого тела. Кинематика вращательного движения: угол поворота, угловая скорость, угловое ускорение. Связь между линейными и угловыми величинами. Кинетическая энергия вращающегося тела, момент инерции.

Вращательное движение абсолютно твёрдого тела: его точки описывают окружности, расположенные в параллельных плоскостях. Центры всех окружностей лежат при этом на одной прямой, перпендикулярной к плоскостям одной прямой, перпендикулярной к плоскостям окружностей и называемой осью вращения.

Угловая скорость - векторная физ. величина характеризующая скорость вращения тела.

Угловое ускорение - величина характеризующая быстроту изменения угловой скорости.

Угол поворота - величина характеризующая поворот тела.

Связь между линейными и угловыми величинами.

- перемещение линейное и угловое

- скорость линейная и угловая

- ускорение линейное и угловое

– кинетическая энергия вращающегося тела.

Момент инерции является мерой инертности тела при вращательном движении.