Закон Гука.
Математическое
выражение закона Гука для деформации
одностороннего растяжения (сжатия)
имеет вид
где Fупр – модуль силы упругости,
возникающей в теле при деформации (Н);
Δl – абсолютное удлинение тела (м).
Коэффициент k называется жесткостью
тела – коэффициент пропорциональности
между деформирующей силой и деформацией
в законе Гука. Жесткость пружины
численно равна силе, которую надо
приложить к упруго деформируемому
образцу, чтобы вызвать его единичную
деформацию. В системе СИ жесткость
измеряется в ньютонах на метр (Н/м):
Закон Гука для одностороннего
растяжения (сжатия) формулируют так:
сила упругости, возникающая при
деформации тела, пропорциональна
удлинению этого тела.
№ 7
Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии.
Кинетическая энергия
Рассмотрим
случай, когда на тело массой m действует
постоянная сила
(она может быть равнодействующей
нескольких сил) и векторы силы
и перемещения
направлены вдоль одной прямой в одну
сторону. В этом случае работу силы можно
определить как A = F∙s. Модуль силы по
второму закону Ньютона равен F = m∙a, а
модуль перемещения s при равноускоренном
прямолинейном движении связан с модулями
начальной υ1 и конечной υ2 скорости и
ускорения а выражением
Отсюда для работы получаем
Физическая величина, равная половине
произведения массы тела на квадрат его
скорости, называется кинетической
энергией тела. Кинетическая энергия
обозначается буквой Ek.
Потенциальная энергия
Потенциальная
энергия
– это энергия взаимодействия тел.
Потенциальная энергия поднятого над
Землей тела – это энергия взаимодействия
тела и Земли гравитационными силами.
Потенциальная энергия упруго
деформированного тела – это энергия
взаимодействия отдельных частей тела
между собой силами упругости. Потенциальными
называются силы, работа которых
зависит только от начального и конечного
положения движущейся материальной
точки или тела и не зависит от формы
траектории. При замкнутой траектории
работа потенциальной силы всегда равна
нулю. К потенциальным силам относятся
силы тяготения, силы упругости,
электростатические силы и некоторые
другие.
Закон сохранения механической энергии.
Закон сохранения энергии в механических процессах:
сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается постоянной. Замкнутая система – это система, на которую не действуют внешние силы или действие этих сил скомпенсировано. Сумма кинетической и потенциальной энергии тел называется полной механической энергией.( E = Ep + Ek).
Приведем простейший опыт. Подбросим вверх стальной шарик. Сообщив начальную скорость υнач, мы придадим ему кинетическую энергию, из-за чего он начнет подниматься вверх. Действие силы тяжести приводит к уменьшению скорости шарика, а значит, и его кинетической энергии. Но шарик поднимается выше и выше и приобретает все больше и больше потенциальной энергии (Ер = m∙g∙h). Таким образом, кинетическая энергия не исчезает бесследно, а происходит ее превращение в потенциальную энергию. В момент достижения верхней точки траектории (υ = 0) шарик полностью лишается кинетической энергии (Ек = 0), но при этом его потенциальная энергия становится максимальной. Дальше шарик меняет направление движения и с увеличивающейся скоростью движется вниз. Теперь происходит обратное превращение потенциальной энергии в кинетическую. Закон сохранения энергии раскрывает физический смысл понятия работы: работа сил тяготения и сил упругости, с одной стороны, равна увеличению кинетической энергии, а с другой стороны, – уменьшению потенциальной энергии тел. Следовательно, работа равна энергии, превратившейся из одного вида в другой.
№ 8
Электрический заряд. Элементарный заряд. Закон сохранения электрического заряда.
Электрический заряд
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия. Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q.
Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.
Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.
Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения.
Элементарный заряд
Элементарный заряд - свойство протона или электрона хар-е их взаимосвязь с собственным электрическим полем и их взаимодействие с внешним эл. полем и равный +/- 1,6*10в 19 степени Кулона.
Закон сохранения электрического заряда
В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной: q1 + q2 + q3 + ... +qn = const.
С современной точки зрения, носителями зарядов являются элементарные частицы. Все обычные тела состоят из атомов, в состав которых входят положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы – нейтроны. Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер, электроны образуют электронную оболочку атомов. Электрические заряды протона и электрона по модулю в точности одинаковы и равны элементарному заряду e.
В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке. Это число называется атомным номером. Атом данного вещества может потерять один или несколько электронов или приобрести лишний электрон. В этих случаях нейтральный атом превращается в положительно или отрицательно заряженный ион.
В обычных лабораторных опытах для обнаружения и измерения электрических зарядов используется электрометр – прибор, состоящий из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси .Стержень со стрелкой изолирован от металлического корпуса. При соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра, электрические заряды одного знака распределяются по стержню и стрелке. Силы электрического отталкивания вызывают поворот стрелки на некоторый угол, по которому можно судить о заряде, переданном стержню электрометра.
Перенос заряда с заряженного тела на электрометр
№ 9