Билет № 5 Силы трения скольжения. Сила упругости. Закон Гука.

Трение – один из видов взаимодействия тел. Оно возникает при соприкосновении двух тел. Силы трения имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел. Силы трения скольжения — силы, возникающие между соприкасающимися телами при их относительном движении. Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения и не зависит от площади соприкосновения. Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения, и обозначается буквой μ (мю). Коэффициент трения μ – величина безразмерная. Обычно коэффициент трения меньше единицы. Он зависит от материалов соприкасающихся тел и от качества обработки поверхностей. Величина силы т рения скольжения может быть рассчитана по формуле:

где Fтр = μ•N. μ — коэффициент трения скольжения, N — сила реакции опоры.

Для уменьшения силы трения телам придают обтекаемую форму, используют смазку. Но иногда силу трения специально увеличивают: посыпают песком дорожки в гололёд, используют покрышки с шипами ит.д.

Силы, возникающие в теле при его упругой деформации и направленные против направления смещения частиц тела, вызываемого деформацией, называют силами упругости. Сила упругости имеет электромагнитную природу, появляется из-за м олекулярного взаимодействия. Сила упругости направлена противоположно смещению, перпендикулярно поверхности. В случае растяжения или сжатия сила упругости направлена вдоль прямой, по которой действует внешняя сила. Экспериментально установлен закон Гука.

Fупр = –k•Δx.

Δx – смещение, удлинение. Измеряется в метрах. Коэффициент k называется жесткостью тела. В системе СИ жесткость измеряется в ньютонах на метр ( ). Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела, а также от материала.

Если тело восстанавливает свою форму после снятия нагрузки, то оно обладает упругой деформацией. Если не восстанавливает – пластичной.

Билет 6. Работа. Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии.

Работой А постоянной силы называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла α между векторами силы и перемещения А = F•s• cos α.

Работа – это скалярная величина и может иметь положительное и отрицательное значение в зависимости от знака косинуса угла α.

Если вектор силы и вектор перемещения направлены в одну сторону, то

А = F•s (cos 0 ⁰= 1).

В СИ работу измеряют в джоулях (Дж): 1 Дж = 1 Н 1 м.

0⁰ ≤α< 90⁰ (А>0) 90⁰ <α≤ 180⁰ (А<0) α= 90⁰ (А=0) α= 0⁰ (А= F•s)

Для совершения работы необходима энергия. Мерой изменения энергии является совершаемая работа.

Механическая энергия бывает кинетической и потенциальной.

Кинетической энергией тела называют величину равную половине произведения массы тела на квадрат его скорости: Е_к =

Кинетической энергией обладает движущееся тело. Кинетическая энергия – это энергия движения.

Потенциальная энергия – это энергия взаимодействия. Потенциальной энергией обладает тело, поднятое над Землёй на высоту h – это энергия взаимодействия тела и Земли гравитационными силами. Потенциальную энергию тела, поднятого на высоту h над Землёй находят по формуле: Е_р = mgh.

Потенциальной энергией обладает упруго деформированное тело– это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой силами упругости. В этом случае потенциальную энергию находят по формуле: Е_р = .

При действии на тело силы может изменяться как кинетическая, так и потенциальная энергия. Работа силы А =Е_к2 – Е_к1, но с другой стороны эта же работа А = - (Е_р2 – Е_р1). Но тогда Е_к2 – Е_к1 = - (Е_р2 – Е_р1). Это значит, что при увеличении кинетической энергии, на столько же уменьшается потенциальная энергия и, наоборот. Это равенство можно записать по-другому: Е_К1 + Е_Р1 = Е_К2 + Е_Р2

Сумму кинетической и потенциальной энергии называют полной механической энергией тела: Е = Е_к + Е_р. В СИ энергию, как и работу, измеряют в джоулях.

Для замкнутой системы тел (тел взаимодействующих только друг с другом) выполняется закон сохранения энергии:

Полная механическая энергия замкнутой системы тел остаётся неизменной:

Е= Е_к + Е_р=const