13. Потенциальная энергия.

Потенциальная энергия - это энергия, определяемая взаимным расположением тел и характером сил взаимодействия между ними. Взаимодействие тел осуществляется посредством потенциальных силовых полей. Тело в потенциальном поле имеет энергию W_n. Конкретный вид функции W_n зависит от характера поля. Так потенциальная энергия тела массой m на высоте h над Землей

W_n = mgh,

где высота h отсчитывается от нулевого уровня, на котором

W_n = 0. Полная механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий

W = W_n + W_k.

14. Закон сохранения энергии.

Если в замкнутой системе действуют только консервативные силы, то

W = W_n + W_k = const.

Энергия превращается из одного вида в другой. Закон сохранения и изменения энергии в применении к системе "земля-установка" имеет вид mgh₁=mv²/2+Iw²/2+Fтр.h₁

Где mgh₁ - потенциальная энергия груза, поднятого на высоту h₁, mv²/2-кинетическая энергия груза в его наименьшей точке пути;

Iw²/2- кинетическая энергия маховика, вращающегося с угловой скоростью w; Fтр.h₁ - часть механической энергии, перешедшей в тепловую энергию в результате работы силы трения за время падения груза с высоты h₁. Когда груз m пройдет всю высоту h₁ , вращательное движение маховика не прекратится, поэтому нить снова будет наматываться на вал и груз поднимется на высоту h₂ /h₁. Уменьшение потенциальной энергии груза будет равно работе сил трения на пути h₁+h₂. Поэтому:

mgh₁ – mgh₂= Fтр.(h₁ + h₁)

откуда

Fтр.=mg .

15. Момент силы.

Моментом силы относительно неподвижной точки О называется физическая величина, определяемая векторным произведением радиуса-вектора r, проведенного из точки О в точку приложения силы, на силу F:

М = [r.F].

Здесь M - псевдовектор, его направление совпадает с направлением поступательного движения правого винта при его вращении от r к F. Модуль момента силы

|M| = Fr. sina = F.l,

где l = r.sina - кратчайшее расстояние между линией действия силы и точкой ее приложения (плечо силы).

16. Законы ньютона для моментов сил.

Всякое тело находится в состоянии покоя или равномерного вращательного движения, если равнодействующая всех моментов сил действующих на это тело равна нулю.

Стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного вращательного движения называется инертностью.

Момент инерции — физическая величина, определяющая, ее инерциальные свойства при вращательном движении.

Под действием момента сил, тела изменяют свою угловую скорость.

Момент силы характеризуется числовым значением, направлением и является мерой механического воздействия на тело. Равнодействующей всех моментов сил, действующих на тело, называется векторная сумма всех моментов сил, действующих на тело,

М_рез. = SМ_i.= 0.

Угловое ускорение, с которым движется тело, прямо пропорционально действующему на тело результирующему моменту силе и обратно пропорционально моменту инерции.

М_рез. = Iε = dL/dt.

Моменты силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по величине и противоположны по направлению, но никогда не уравновешивают друг друга, поскольку приложены к разным телам, хотя и имеют одну природу.

М₁₂ = - М₂₁.