9. Энергия, работа, мощность

9.1. Энергия. Работа силы___

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 F_s на направ­ление перемещения (F_s = F cos α), умноженной на перемещение точ­ки приложения силы.

Элементарная работа силы на перемещении

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

♦ Работа — величина скалярная.

Работа силы на участке траектории 1—2________________________________________________________

Для вычисления этого интеграла надо знать зависимость F_s 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

Физическая 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.