3. Энергия колебательного движения. Превращение энергии при гкд (на примере колебаний математического и пружинного маятников). Билет № 23.

1. Работа сил упругости. Потенциальная энергия упруго деформированного тела. Графическое представление работы упругой силы.

Работа – это физическая величина, которая характеризует процесс перемещения тела с точки зрения энергозатрат.

А

A = FScos

[А] = Дж

W_p =

Модуль силы упругости по закону Гука: F = kx.

_p = -

Изменение потенциальной энергии _p упругой деформации равно разности значений потенциальной энергии в конечном и начальном состояниях: _p = W_р2 – W_р1.

Если в конечном состоянии потенциальная энергия W_p упругой деформации равна 0, то W_р1 = .

При упругой деформации тела потенциальная энергия упругой деформации равна половине произведения коэффициента жёсткости k на квадрат деформации х: W_p = .

Энергия – это физическая величина, которая показывает какую работу может совершить данный объект или данная сила.

W_n(m₁, ₁,x) = W_k (m₁ )+W_p(m,x)

При сжатии или растяжении пружины:

A = - (W_p2-W_p1) = - (

l₁=l₁-l₀

l₂=l₂-l₀.

Работа сил упругости зависит только от деформации пружины, определяемой начальной и конечной длины пружины. От форы траектории тел, на которые действует пружина, работа А не зависит. Работа определяется разностью значений потенциальной энергии в начальном и конечном состоянии.

2. Тепловое движение. Внутренняя энергия и способы её изменения. Работа и количество теплоты как меры изменения внутренней энергии. Первый закон термодинамики как закон сохранения энергии для тепловых процессов.

Термодинамика – это наука о тепловых явлениях.

Тепловое движение – это беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела. Оно зависит от температуры тела: чем температура тела выше, тем интенсивнее тепловое движение частиц в нём. Тепловое движение отличается от механического тем, что в нём участвует огромное число частиц и каждая частица движется беспорядочно.

Молекулы, из которых состоят тела, непрерывно и хаотично движутся, поэтому они обладают кинетической энергией. Поскольку они взаимодействуют друг с другом, то они обладают потенциальной энергией. Сумма кинетической и энергии движения всех молекул тела и потенциальной энергии их взаимодействия называется внутренней энергией тела U:

U = (W_к + W_п) N,

Где N – число молекул в теле; W_к и W_п – средняя кинетическая и потенциальная энергии одной молекулы соответственно.

W_к ;

W_{п .}

Изменить внутреннюю энергию тела можно путём совершения над ним работы или с помощью теплопередачи. Существуют три вида теплопередачи: теплопроводность (перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым участкам тела в результате теплового движения и взаимодействия частиц тела), конвекция (перенос энергии самими струями жидкости или газа) и излучение (перенос энергии с помощью лучей, например, электромагнитных волн).

Количеством теплоты называется энергия, которую тело получает или теряет при теплопередаче. Количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при остывании, зависит от рода вещества, из которого оно состоит, от массы этого тела и от изменения его температуры. Тепловой поток всегда направлен от горячего тела к холодному.

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела, определяют по формуле:

Q = c m ( t₂ – t₁ ), где с – удельная теплоёмкость вещества (физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты требуется для изменения температуры вещества массой 1 кг на 1 ; для каждого вещества удельная теплоёмкость имеет определённое значение, которое указывается в таблице); m – масса тела; t₁ и t₂ – начальная и конечная температуры тела соответственно.

[Q] = Дж

Меру изменения внутренней энергии путём совершения механической работы называют работой А.

1 закон ТД: Изменение ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами.

ΔU = Q – A.

Соотношение, выражающее первый закон термодинамики, часто записывают в другой форме:

Q = ΔU + A.

Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами.