Când, sub influența unei forțe, corpul face o mișcare, acțiunea forței este caracterizată de o cantitate numită lucrare mecanică.
Lucrarea mecanică este o măsură a acțiunii forței, ca urmare a căreia corpurile se mișcă.
Lucrare de rezistență constantă. Dacă corpul se mișcă rectiliniu sub acțiunea unei forțe constante
.
1 J - lucrare efectuată prin forță în 1H când se deplasează cu 1 m în direcția forței.
dacă este un unghi ascuțit,
dacă este un unghi obtuz,
Lucrare de forță variabilă. Pentru a găsi lucrarea unei forțe variabile, traiectoria traversată este împărțită într-un număr mare de secțiuni mici, astfel încât acestea să poată fi considerate linii drepte, iar forța care acționează în orice punct al secțiunii date este constantă.
Lucrări elementare (adică lucrează pe un site elementar
Pentru a descrie viteza lucrării, se introduce conceptul de capacitate.
Puterea unei forțe constante este numeric egală cu munca efectuată de această forță pe unitate de timp.
.
1 W este puterea forței, care în 1 s face 1 J de lucru.
În cazul unei puteri variabile (la diferite intervale de timp, se efectuează diferite lucrări), se introduce conceptul de putere instantanee:
,
unde
astfel puterea este egală cu produsul scalar al forței
Energia cinetică și potențială. Legile conservării energiei și impulsului.
Toate cantitățile introduse anterior au caracterizat numai mișcarea mecanică. Cu toate acestea, există multe forme ale mișcării materiei, există o tranziție constantă de la o formă de mișcare la alta. Este necesar să se introducă o cantitate fizică ce caracterizează mișcarea materiei în toate formele existenței ei, cu ajutorul căreia ar fi posibilă compararea cantitativă a diferitelor forme ale mișcării materiei.
Energia este numeric egală cu munca maximă pe care corpul o poate realiza și se măsoară în aceleași unități ca și lucrarea. Când energia este transferată de la un tip la altul, este necesar să se calculeze energia corpului sau a sistemului înainte și după tranziție și să ia diferența. Această diferență se numește muncă:
Astfel. Cantitatea fizică care caracterizează abilitatea organismului de a face muncă este numită energie.
Energia mecanică a corpului poate fi cauzată fie prin mișcarea corpului cu o anumită viteză, fie prin găsirea corpului în câmpul potențial de forță.
Energia, pe care corpul o are datorită mișcării sale, se numește cinetică.
Munca făcută pe corp este egală cu creșterea energiei sale cinetice.
Să găsim această lucrare pentru cazul în care rezultatul tuturor forțelor aplicate corpului este egal cu
Munca făcută de corp din cauza energiei cinetice este egală cu scăderea acestei energii.
Dacă în orice punct al spațiului corpul este acționat de alte corpuri cu forță, mărimea cărora poate fi diferită în diferite puncte, se spune că corpul se află într-un câmp de forțe sau un câmp de forță.
Toate forțele din mecanică sunt împărțite în conservatoare și neconservative (sau disipative).
Forțele a căror muncă nu depinde de forma traiectoriei, ci este determinată numai de poziția inițială și finală a corpului în spațiu, sunt numite conservatoare.
Forțele a căror lucrare depinde de forma căii sunt numite forțe non-conservatoare (forțe de fricțiune).
Energia potențială se referă la partea din energia mecanică totală a sistemului, determinată numai de aranjamentul reciproc al corpurilor care alcătuiesc sistemul și de natura forțelor de interacțiune dintre ele. Energia potențială este energia pe care corpurile sau părțile corpului o au datorită aranjamentului reciproc.
În fiecare sarcină specifică, se acceptă să se considere energia potențială a unei anumite poziții a corpului egală cu zero și să se ia energia altor poziții în raport cu nivelul zero. Forma specifică a funcției
Energia potențială a aceluiași corp, situată la fundul puțului cu o adâncime H, este
În exemplul examinat, am vorbit despre energia potențială a sistemului Pământ-corp.
Energia potențială poate avea nu numai un sistem de corpuri interacționante, ci un organism separat. În acest caz, energia potențială depinde de poziția relativă a părților corpului.
unde k este coeficientul de elasticitate, x este deformarea corpului.
În general, corpul poate să posede simultan atât energii cinetice cât și potențiale. Suma acestor energii se numește energia mecanică totală a corpului:
Energia mecanică totală a unui sistem este egală cu suma energiilor sale cinetice și potențiale. Energia totală a sistemului este egală cu suma tuturor tipurilor de energie pe care le posedă sistemul.
Un sistem mecanic este un set de corpuri alocate pentru examinare. Corpurile care formează un sistem mecanic pot interacționa fie unul cu celălalt, fie cu corpuri care nu aparțin unui sistem dat. În concordanță cu aceasta, forțele care acționează asupra corpurilor sistemului sunt împărțite în interior și exterior.
Sunt chemate forțe interne cu care corpurile sistemului interacționează unul cu celălalt
Forțele externe sunt chemați datorită acțiunii organismelor care nu aparțin sistemului dat.
Închis (sau izolat) este un sistem de corpuri, asupra căruia forțele externe nu acționează.
Pentru sistemele închise există trei cantități fizice neschimbate (conservate): energie, impuls și moment unghiular. În concordanță cu aceasta, există trei legi de conservare: energie, impuls, moment unghiular.
Legea conservării energiei mecanice: în domeniul forțelor conservatoare, energia mecanică totală rămâne constantă într-un sistem izolat de corpuri. Prezența forțelor disipative (forțele de frecare) conduce la disiparea (disiparea) energiei, adică transformându-l în alte tipuri de energie și încălcând legea conservării energiei mecanice.
Legea conservării și transformării energiei totale: energia totală a unui sistem izolat este constantă.
Suma impulsurilor corpurilor care formează sistemul mecanic se numește impulsul sistemului:
Pentru sistemul corpurilor, forțele interne, conform celei de-a treia legi a lui Newton, sunt pereche egale și opuse în direcție, adică suma lor geometrică este zero.
astfel derivatul de timp al impulsului sistemului mecanic este egal cu suma geometrică a forțelor externe care acționează asupra sistemului,
Pentru un sistem închis
Legea conservării impulsului: impulsul unui sistem închis de puncte materiale rămâne constant.
Din această lege urmează inevitabilitatea reculului când se trage de la orice pistol. Un glonț sau o cochilie în momentul unei lovituri primesc un impuls îndreptat către o parte și o pușcă sau un tun primește un impuls îndreptat în direcția opusă. Pentru a reduce acest efect, se utilizează dispozitive speciale anti-rolă, în care energia cinetică a sculei este transformată într-o potențială energie de deformare elastică și în energia internă a dispozitivului de recul.
Legea conservării impulsului stă la baza mișcării navelor (submarinelor) cu ajutorul elicelor și elicelor și a motoarelor cu jet de apă (pompa absoarbe apa de mare și o aruncă de pe pupa). În același timp, o anumită apă este aruncată înapoi, luând cu ea un anumit impuls, iar nava capătă același impuls orientat înainte. Aceeași lege stă la baza mișcării jetului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: