- •Работа сил тяжести и упругой силы.
- •Работа переменной силы при криволинейном движении.
- •Потенциальная и кинетическая энергии.
- •Равнопеременное движение точки.
- •Работа постоянной силы при прямолинейном движени.
- •33. Силы инерции твердого тела
- •34. Понятие о плоскопараллельном движении твердого тела
- •35. Силы инерции при прямолинейном и криволинейном движении материальной точки
- •36. Теоремы о сложении скоростей и ускорений точки при сложном движении
- •37.Принцип Даламбера
-
Потенциальная и кинетическая энергии.
Потенциальной энергией П материальной точки в рассматриваемой точке силового поля М называют работу, которую совершают силы поля, действующие на материальную точку при перемещении ее из точки M в начальную точку M0, т. е.
П = Амм0
или
П = =-U=-U
Постоянная С0 одна и та же для всех точек поля, зависящая от того, какая точка поля выбрана за начальную. Очевидно, что потенциальную энергию можно ввести только для потенциального силового поля, в котором работа не зависит от формы перемещения между точками М и М0. Непотенциальное силовое поле не имеет потенциальной энергии, для него не существует и силовой функции.
dA = dU = -dП; А = U — U0 = П0 - П
Из приведенных формул следует, что П определяется с точностью до произвольной постоянной, которая зависит от выбора начальной точки, но эта произвольная постоянная не влияет на вычисляемые через потенциальную энергию силы и работу этих сил. Учитывая это:
П= - U+ const или П =- U.
Потенциальную энергию в какой- либо точке поля с точностью до произвольной постоянной можно определить как значение силовой функции в этой же точке, взятое со знаком минус.
Кинетической энергией системы называется скалярная величина Т, равная сумме кинетических энергий всех точек системы:
T=/2
Кинетическая энергия является характеристикой и поступательного, и вращательного движений системы. Кинетическая энергия является величиной скалярной и притом существенно положительной. Поэтому она не зависит от направлений движения частей системы и не характеризует изменений этих направлений.
Отметим еще следующее важное обстоятельство. Внутренние силы действуют на части системы по взаимно противоположным направлениям. На изменения кинетической энергии влияет действие и внешних и внутренних сил
-
Равнопеременное движение точки.
Равнопеременное движение точки - движение, при к-ром касат. ускорение ωт точки (в случае прямолинейного движения полное ускорение ω)постоянно. Закон равнопеременного движения точки и закон изменения её скорости υ при этом движении даются равенствами:
где s - измеренное вдоль дуги траектории расстояние точки от выбранного на траектории начала отсчёта, t- время, s0 - значение s в нач. момент времени t = = 0. - нач. скорость точки. Когда знаки υ и ω одинаковы, равнопеременное движение. является ускоренным, а когда разные - замедленным.
При поступат. равнопеременном движении твёрдого тела всё сказанное относится к каждой точке тела; при равномерном вращении вокруг неподвижной оси угл. ускорение e тела постоянно, а закон вращения и закон изменения угл. скорости ω тела даются равенствами
где φ - угол поворота тела, φ0 - значение φ в нач. момент времени t = 0, ω0 - нач. угл. скорость тела. Когда знаки ω и ε совпадают, вращение является ускоренным, а когда не совпадают - замедленным.
-
Работа постоянной силы при прямолинейном движени.
Определим работу для случая, когда действующая сила постоянна по величине и направлению, а точка ее приложения перемещается по прямолинейной траектории. Рассмотрим материальную точку С, к которой приложена постоянная по значению и направлению сила(рис. 134, а).
За некоторый промежуток времени t точка С переместилась в положение С1 по прямолинейной траектории на расстояние s.
Работа W постоянной силы при прямолинейном движении точки ее приложения равна произведению модуля силы F на расстояние s и на косинус угла между направлением силы и направлением перемещения, т. е.
Угол α между направлением силы и направлением движения может меняться в пределах от 0 до 180°. При α < 90° работа положительна, при α > 90° — отрицательна, при α = 90° работа равна нулю.
Если сила составляет с направлением движения острый угол, она называется движущей силой, работа силы всегда положительна. Если угол между направлениями силы и перемещения тупой, сила оказывает сопротивление движению, совершает отрицательную работу и носит название силы сопротивления. Примерами сил сопротивления могут служить силы резания, трения, сопротивления воздуха и другие, которые всегда направлены в сторону, противоположную движению.
Когда α = 0°, т. е. когда направление силы совпадает с направлением скорости, тогда W = F s, так как cos 0° = 1. Произведение F cos α есть проекция силы на направление движения материальной точки. Следовательно, работу силы можно определить как произведение перемещения s и проекции силы на направление движения точки.