Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии (Билет № 8)

Физической системой называется тело или группа тел, которые рассматриваются в конкретной задаче.

Понятие работы тесно связано с механической энергией при переходе системы из одного состояния в другое. Изменение энергии системы определяется работой, совершенной силами, приложенными к системе.

В механике состояние системы определено, если известно положение тел системы (их координаты) и известны скорости всех тел системы. В соответствии с этим в механике существует только два вида энергии.

Потенциальная энергия обусловлена взаимодействием тел на расстоянии или частей одного и того же тела друг с другом и зависит только от координат тел, входящих в систему.

Потенциальная энергия системы взаимодействующих тел – это физическая величина, численно равная работе, совершаемой силами взаимодействия при взаимном удалении всех тел системы из данного положения на бесконечное расстояние друг от друга, т.е. в состояние с нулевым уровнем энергии.

Примеры:

• В однородном поле силы тяжести потенциальной энергией называют физическую величину , где h – высота над уровнем, условно принятым за нулевой;

• Потенциальной энергией упруго деформированного тела называют величину , где – коэффициент упругости, – величина деформации.

Кинетическая энергия – это энергия, которой обладают тела вследствие движения и которая зависит только от скорости движения.

Кинетическая энергия тела равна работе, которую может совершить тело, движущееся со скоростью , при движении до полной остановки

, ,

Вследствие того, что , получаем

Таким образом, при поступательном движении твердого тела его кинетическая энергия равна

Где – масса тела, – скорость тела.

В механике замкнутой называется физическая система, на которую не действуют внешние силы или действие этих сил скомпенсировано. При наличии внешних сил – система незамкнута.

Полная механическая энергия системы – сумма кинетической и потенциальной энергии.

Закон сохранения механической энергии (ЗСМЭ): полная механическая энергия замкнутой физической системы является величиной постоянной при любых взаимодействиях тел системы между собой

ЗСМЭ является частным случаем закона сохранения и превращения энергии: при любых процессах энергия не увеличивается и не уменьшается. Энергия может превращаться из одного вида в другой и передаваться от одного тела к другому, но е полная величина сохранятся постоянной.

Энергия – физическая величина, являющаяся единой количественной мерой движения и взаимодействия всех видов материи.

Существование этого закона обусловлено однородностью времени. Однородность времени означает, что любые явления, происходящие при одних и тех же условиях, но в разные моменты времени, протекают одинаково.

2)Формулы

• Уравнение состояния идеального газа: ;

• Уравнение Клапейрона-Менделеева: , где – универсальная газовая постоянная;

Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. (Билет №9)

Магнитное поле – это особая форма материи созданная движущимися электрическими зарядами или переменными электрическими полями.

Магнитная индукция ( ) – это векторная физическая величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля.

Магнитные силы – это силы действующие со стороны магнитного поля на находящиеся в нём проводники с током или действующими зарядами

Магнитное поле изображается с помощью линий индукции магнитного поля

Линия индукции – это линия, касательные к которой в каждой точке направлены так же, как и вектор магнитной индукции.

Линии индукции внутри магнитного поля направлены от Южного поля к Северному (S→N), а снаружи выходят из Северного и в ходят в Южный полюс (N→S).

Густота линии соответствует величине вектора магнитной индукции.

Для определения направления линии индукции магнитного поля проводника с током служит правило правой руки:

Если мысленно обхватить проводник правой рукой так, что бы большой палец указывал направление тока, то остальные согнутые пальцы укажут направление линии магнитной индукции.

Соленоид (катушка с током)

Правило часовой стрелки:

Северный полюс кругового тока находиться на той стороне плоскости вектора с током, глядя на которую, мы видим течение тока через виток в направлении против часовой стрелки

Южный полюс на той стороне витка, глядя на которую, виден ток по часовой стрелке.

Сила Ампера - это сила с которой магнитное поле действует на проводник с током

Закон Ампера: На проводник с током силой J и длиной е, расположенный под углом a к вектору магнитной индукции ( ), действует сила Ампера модуль которой равен:

J∙B∙e∙sinα,

Где: α — угол между векторами магнитной индукции и тока, B — индукция магнитного поля, (B =1 тесла) J— сила тока в проводнике, e — длина проводника.

Д ля определения силы ампера существует правило левой руки:

Если ладонь правой руки расположить так, что бы перпендикулярно к проводнику составляющая вектора индукции входила в ладонь, а 4 вытянутых пальца указывали бы направление тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы Ампера.