6. Энергия.

Табиғатта жұмыс істеу салдарынан материя қозғалысының формасы бір түрден екінші түрге өзгеріп отырады. Осы өзгеріс кезінде жұмыс жасалынады, бұл жұмыс - энергия деп аталады. Сондықтан, неғұрлым жұмыс көбірек жасалынса, соғұрлым энергия көп болады.

Дененің жұмыс істеу қабілеттілігінің сандық мөлшерін энергия деп атайды.

Энергия жұмыспен тығыз байланысты болғандықтан, жұмыс қандай өлшем бірлікпен өлшенсе, энергия да сондай өлшем бірлікпен өлшенеді.

6.1 Кинетикалық энергия.

Материалдық нүктеге түсірілген күштің жасаған жұмысы дененің жылдамдығының өзгеруіне байланысты. Бұл байланыс материалдық нүктенің кинетикалық энергиясы деп аталады.

Егер дене инерция күшінің нәтижесінде ds –ке орын ауыстырса, істелген жұмыс

, бұдан:

яғни, v жылдамдықпен қозғалатын массасы m дененің кинетикалық энергиясы:

Сонымен, кинетикалық энергия дененің тек массасы мен жылдамдығына тәуелді. Сондықтан, ол

1) жүйенің күй функциясы болып табылады;

2) барлық уақытта оң;

3) әртүрлі инерциалды санақ жүйесінде бірдей емес.

6.2 Потенциалдық энергия.

Потенциалдық энергия - денелердің өзара орналасуын және араларындағы әсерлесу күшін сипаттайтын жүйенің механикалық энергиясы.

Потенциалдық энергия денелердің немесе олардың бөлшектерінің өзара орналасуы кезіндегі жұмыс қорымен өлшенеді. Мысалы, материалдық нүкте ауырлық күшінің біртекті өрісінде қозғалғанда, яғни бір денені бір деңгейден екінші деңгейге көтергенде істелетін жұмысты есептеу арқылы потенциалдық энергияны табуға болады. Массасы m дене Жер бетінен h биіктікке көтерілсін, сонда оның потенциалдық энергиясы жасалынған жұмысқа тең:

немесе

Ендеше: 1) массасы m дененің h биіктікке көтерілген кездегі потенциалдық энергиясы:

2) х – ұзындыққа созылған серіппенің потенциалдық энергиясы:

6.3 Энергияның сақталу заңы.

Тек механикалық процестер өтетін жүйелер механикалық жүйе деп аталады.

Егер тұйықталған механикалық жүйеде потенциалдық және кинетикалық энергиялардың қосындысы тұрақты шама болса, мұндай жүйелер консервативтік жүйелер деп аталады.

Егер тұйықталған механикалық жүйеде потенциалдық және кинетикалық энергиялардың қосындысы кемісе, механикалық энергия энергияның басқа түріне айналады. Мұндай жүйелер диссипативтік жүйелер деп аталады.

Дененің қозғалысы кезінде, кез келген уақыт мезетінде оның кинетикалық және потенциалдық энергияларының қосындысы тұрақты болады:

Бұл табиғаттың негізгі заңы болып табылады. Энергияның сақталу заңын кеңірек түсіну мынаны көрсетеді: энергия жоғалмайды және жоқтан пайда болмайды, ол тек бір түрден екінші түрге ғана ауысады. Энергияның бір түрі қаншаға кемісе, екінші түрі соншаға артады. Басқаша айтқанда, қозғалыссыз материя болмайды. Қозғалыс – материяның өмір сүру формасы.

7. Механизмдердің пайдалы әсер коэффициенті.

Жұмыс жасайтын кез келген механизм жұмыс жасау үшін бір жақтан энергия алуы керек. Қалыпты жағдайда механизм тек механикалық жұмысты энергия көзінен алып, пайдалануға жібереді. Бірақ, механизмде үйкеліс күштері болғандықтан, жұмыстың жартысы осы кедергіні жоюға кетеді, яғни ол жылуға айналады да жұмыс керексіз болып табылады.

Сонымен, пайдалы қуаттың толық қуатқа қатынасын пайдалы әсер коэффициенті деп атайды, қысқаша П.Ә.К.

Барлық механизмде энергияны босқа жоғалтпау үшін, механизмдегі керексіз кедергілерді және үйкеліс күштерін азайтуға тырысады. Бұл жағдайда, ПӘК бірге жақын болуы керек.

8. Соқтығысулар.

Соқтығысу – екі немесе бірнеше денелердің, аз уақыт ішінде бір-бірімен әрекеттесуі.

Екі түрлі соқтығысу бар: абсолют серпімді және абсолют серпімсіз.

8.1Абсолют серпімді соқтығыс.

Абсолют серпімді соқтығыс кезінде кинетикалық энергия потенциалдық энергияға айналады және керісінше. Бұл жағдай екі дененің толық энергиясы және толық импульсі сақталады.

Массалары m₁ және m₂ шарлардың соқтығысқанға дейінгі жылдамдықтары v₁₀ және v₂₀, соқтығысқаннан кейінгі жылдамдықтары v₁ және v₂ болса, сонда сақталу заңдары:

8.2Абсолют серпімсіз соқтығыс

Абсолют серпімсіз соқтығыс кезінде деформацияның нәтижесінде, кинетикалық энергия жартылай немесе толығымен ішкі энергияға (жылуға) айналады. Соқтығыстан кейін денелер не бірдей жылдамдықпен қозғалады, не тыныштық күйде тұрады. Абсолют серпімді соқтығыста тек импульстың сақталу заңы орындалады, ал механикалық энергия сақталмайды.

бұдан

9.Қатты дене механикасы.

Қатты дененің айналуын қарастырғанда күш ұғымына, қоса күш моменті және масса ұғымына, қоса инерция моменті деген ұғым енгізіледі.

9.1Күш моменті

Массасы m дененің А нүктесінде қозғалысын қарастырғанда, әсер етуші F күштің О нүктесінен күш бағытына түсірілген перпендикуляр ұзындығының көбейтіндісіне тең шаманы, O нүктесіне қатысты күш моменті болып табылады:

мұндағы - күш иіні деп аталады, яғни күш пен иіннің көбейтіндісін күш моменті деп атайды.

Өлшем бірлігі – (Н·м)

9.2Инерция моменті

Дененің массасы мен оның айналу центрінен денеге дейінгі ара қашықтығының квадратының көбейтіндісіне тең шаманы инерция моменті деп атайды.

Дененің инерция моменті, ол дененің қандай оське қатысты айналғанына және дененің массасының көлеміне қалай орналасқанына байланысты. Инерция моменті әр түрлі пішіндегі денелерде әртүрлі болады.