28.1 Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия, гравитационный потенциал.

Потенциальная энергия взаимодействия численно равна работе сил взаимодействия по перемещению взаимодействующего тела из данного положения в бесконечность:

(220)

Энергетической характеристикой поля является гравитационный потенциал, равный потенциальной энергии единичной пробной массы, помещённой в данную точку поля:

(221)

28.2Связь напряжённости и потенциала поля.

На расстояниях и от источника поля напряжённости поля равны:

и

В этих же точках определим потенциалы:

и

Изменение потенциала на еденицу длинны:

Если точки расположены бесконечно близко друг к другу, связь напряжённости и потенциала принимает вид:

(222)

29.1 Работа и энергия

Работой силы называют величину, равную произведение силы на перемещение точки приложения силы:

(235)

Как видно, если сила и перемещение взаимно перпендикулярны, работа силы равна нулю. Например, центростремительная сила не производит работы, ее роль сводится лишь к искривлению траектории.

Работа суммы сил равна сумме работ, производимых отдельными силами системы. Например:

(236)

29.2Работа силы тяжести.

Рис.54

Пусть тело под действием силы тяжести скользит по наклонной поверхности произвольной формы (рис.54.) работа нормальной реакции по (235) равна нулю, поэтому при отсутствии трения работу совершает только сила тяжести. На элементарном перемещении работа силы равна:

(237)

Следовательно, на конечном перемещении работа сил тяжести не зависит от формы траектории и равна:

где: перемещение тела по вертикали.

29.3Работа упругих сил.

На гладкой горизонтальной плоскости находится тело, скрепленное пружиной жесткости с вертикальной стенкой (рис.55).

Рис.55

Если под действие внешней силы пружина растягивается на , возникает сила упругости пружины, равная в пределах упругих деформаций . Элементарная работа упругих сил по перемещению тела из этого положения на равна:

Работа же силы на конечном перемещении:

(238)

где – растяжение (удлинение) пружины.

30 .1 Работа и кинетическая энергия.

Если на тело массы m действует постоянная сила , работа ее на перемещении :

т.е. равна разности кинетических энергий тела в конце и в начале перемещения.

Аналогичный результат можно получить и для переменной силы. Для этого разобьем все перемещение на малые участки, в пределах которых силу можно считать постоянной и ее работу вычислить по (239):

,

,

На всем перемещении работа силы равна:

(240)

Если же на тело действуют дополнительно силы трения, получаем:

(241)

где: и - скорость тела в конце и в начале перемещения, А - работа сил трения.

Следовательно, работа силы равна:

(242)