
- •Часть I лекционного курса "механика. Кинематика. Динамика. Лекция № 5.
- •Работа и энергия. Мощность.
- •Работа и энергия.
- •Кинетическая энергия тела.
- •Энергия не исчезает в никуда и не возникает из ничего. Она лишь переходит из одного вида энергии в другой.
- •Кинетическая энергия:
- •Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия.
- •Потенциальная энергия – это механическая энергия
- •Как силы, работа которых не зависит от пути, по которому частица переходит из одного положения в другое.
- •Как силы, работа которых на любом замкнутом пути равна 0.
- •Потенциальная энергия.
- •Говорят, что тело, находящееся в потенциальном
- •Работа силы тяжести у поверхности Земли.
- •Работа силы упругости (потенциальная энергия упруго деформированной пружины).
- •Полная энергия системы. Закон сохранение энергии.
- •Удар абсолютно упругих и неупругих тел.
Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия.
Кроме контактных взаимодействий между телами, т.е когда тела непосредственно соприкасаются друг с другом, возможно также их взаимодействие и без непосредственного контакта – на расстояние. Такого рода взаимодействия осуществляются с помощью полей ( полевое взаимодействие тел, например, гравитационное ). Поля представляют собой особую форму существования материи, отличную от материальных ( вещественных ) тел.
Каждое тело, в зависимости от ситуации, способно создавать вокруг себя тот или иной тип полей. Примером таких полей могут служить гравитационное поле, электрическое или магнитное поле. Поля проявляют себя в действии на другие тела. Следовательно, при различном расположении тел относительно друг друга, взаимодействия их друг с другом при наличии полей будут различными.
Таким образом, кроме кинетической энергии – энергии движения – существует еще один вид механической энергии, обусловленным взаимным расположением тел, действующих друг на друга – потенциальная энергия.
Потенциальная энергия – это механическая энергия
системы тел, определяемая их взаимным расположением
и характером сил взаимодействия между ними.
Если частица в каждой точке пространства подвержена воздействию других тел, то, говорят, что эта частица находится в поле сил.
Как можно классифицировать поля?
а) Поле называется однородным, если во всех точках поля силы, действующие на частицу, одинаковы по величине и направлению ( F=const )
Пример однородного поля – электростатическое поле в пространстве между двумя бесконечными разноименно заряженными плоскостями ( поле внутри плоского конденсатора ).
б) Если направление
силы, действующей на частицу в любой
точке пространства, проходит через
неподвижный центр, а величина силы
зависит только от расстояния до этого
центра:
,
то поле силы обладающее такими свойствами,
называется центральным.
в) Поле, изменяющееся со временем, называется нестационарным. Поле, остающееся постоянным во времени, называется стационарным.
Пример стационарного поля – гравитационное поле на поверхности Земли, поле внутри плоского конденсатора при Δφ = const .
Если для стационарного поля может оказаться так, что работа совершаемая силами поля над частицей ( пробное тело ), зависит лишь от начального и конечного положений частиц и не зависит от пути, по которому двигалось частица, то такие поля называются потенциальными, а силы, действующие в них консервативными. Соответственно силы соответствующие центральным полям, называется центральными. Центральные силы называются консервативными.
Если же работа, совершенная полем ( силами поля ) над частицей, зависит от траектории перемещения тела из одной точки в другую, то такая сила называется диссипативной. Пример :сила трения. Для диссипативных сил работа на замкнутом пути не равна 0, в то время как для консервативных сил работа по замкнутому пути всегда равна 0.
Таким образом, консервативные силы можно определить двумя способами: