9.Энергия, работа и мощность.

Энергия________________________________________________________

Универсальная мера различных форм движения и взаимодействия.

С различными формами движения материи связывают различные виды энергии — механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и др.

Работа силы______________________________________________

Количественная характеристика процесса обмена энергией между взаимодействующими телами.

Работа постоянной силы F, составляющей угол α

с направлением прямолинейного движения тела_

Работа этой силы равна произведе­нию проекции силы Fs на направ­ление перемещения (Fs = F cos α), умноженной на перемещение точ­ки приложения силы.

Элементарная работа силы   на перемещении 

[α — угол между векторами   и  ;ds = | | — элементарный путь; Fs — проекция вектора   на вектор  ]

♦ Работа — величина скалярная.

Работа силы на участке траектории 1—2________________________________________________________

 Д ля вычисления этого интеграла надо знать зависимость Fs от s вдоль траектории 1—2 (пример на ри­сунке).

Геометрический смысл выраже­ния для А: искомая работа опреде­ляется на графике площадью за­крашенной фигуры.

Единица работы

1 джоуль — работа, совершаемая силой, равной 1 Н на пути 1 м.

9.2. Мощность

Фи зическая величина, характеризующая скорость совершения работы.

Мощность, развиваемая силой F

Равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с ко­торой движется точка приложения этой силы.

За время dt сила   совершает работу  , и мощность, развиваемая этой

силой, в данный момент времени равна 

♦Мощность — величина скалярная.

Единица мощности_

1 ватт — мощность, при которой за время 1 с совер­шается работа

1 Дж.

9.3. Кинетическая и потенциальная энергия

Кинетическая энергия_

Кинетическая энергия механической системы

Энергия механического движения этой системы.

Связь работы и кинетической энергии___

dT = dA

Приращение кинетической энергии материальной точки (тела) на элемен­тарном перемещении равно элементарной работе на том же перемещении.

Сила  , действуя на покоящееся тело и вызывая его движение, соверша­ет работу, а энергия движущегося тела возрастает на величину затрачен­ной работы. Работа dA силы   на пути, который тело прошло за время возрастания скорости от 0 до  , идет на увеличение кинетической энергии dT тела. Можно записать:

Кинетическая энергия тела массой т, движущегося со скоростью V.

Определяется работой, которую надо совершить, чтобы сообщить телу данную скорость.

Характерные свойства

Кинетическая энергия Т всегда положительна; неодинакова в разных инерциальных системах отсчета; является функцией состояния сис­темы.

Работа сил при перемещении из точки 1 в точку 2

Теорема о кинетической энергия

Приращение кинетической энергии материальной точки на некотором перемещении равно алгебраической сумме работ всех сил, действующих на материальную точку на том же перемещении

10.Кинетическая и потенциальная энергия.

Кинетическая и потенциальная энергия

Физическая величина, характеризующая способность тела или системы тел совершать работу, называется энергией.

Энергия может быть обусловлена движением тела с некоторой скоростью (кинетическая энергия), а также нахождением тела в потенциальном поле сил (потенциальная энергия).

Кинетическая энергия

Рассмотрим случай, когда тело массой m под действием силы F изменяет свою скорость от  до . Определим работу силы, приложенной к телу

.

.

Так как механическая работа является мерой изменения энергии, то величина  представляет собой энергию, обусловленную движением тела.

Энергию, которой обладает тело вследствие своего движения называют кинетической  .

Работа совершаемая силой при изменении скорости тела, равна изменению кинетической энергии тела

Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести

При падении тела массой m с высоты  до высоты над Землей сила тяжести совершает работу

 или  .

Сила тяжести является консервативной силой, а поле тяготения – потенциальным. Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком

.

Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести  .

Энергия, которая определяется взаимным расположением тел или частей одного и того же тела называется потенциальной.