Теория кинетической энергии
Модульная формула определения импульса (количества движения) материальной точки. Векторная сумма импульсов материальных точек, входящих в систему. Понятие замкнутой системы, закон сохранения импульса. Кинетическая, потенциальная и механическая энергия.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.12.2014 |
| Размер файла | 104,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Импульс (количество движения) материальной точки - произведение массы материальной точки на скорость её движения. Такой же формулой определяется импульс тела при поступательном движении.
Вектор импульса материальной точки всегда совпадает с направлением скорости материальной точки, поэтому определение импульса можно записать и в модульной форме:
Импульс системы материальных точек - векторная сумма импульсов материальных точек, входящих в рассматриваемую систему:
Импульс системы используется и для нахождения импульса неточечного тела. При этом тело разбивается на материальные точки, и суммируются импульсы всех точек. Если на рассматриваемую систему действуют постоянные внешние силы, то из второго закона Ньютона можно установить связь этого действия с изменением импульса системы:
где - равнодействующая внешних сил, t - время действия.
Импульс системы позволяет найти скорость центра масс системы:
где M - масса системы.
Замкнутая система - система тел, не взаимодействующих с телами, не входящими в рассматриваемую систему.
Закон сохранения импульса: импульс замкнутой системы - величина постоянная.
Из закона сохранения импульса следует постоянство скорости центра масс замкнутой системы.
Закон сохранения импульса справедлив для любых взаимодействий. Его можно применить в проекционном виде и для системы, на которую действует внешняя сила: проекция импульса системы на направление, перпендикулярное вектору внешней силы, - величина постоянная.
Работа постоянной силы на прямолинейной траектории (механическая работа) - скалярная физическая величина, равная произведению модуля силы на модуль перемещения и на косинус угла между векторами силы и перемещения.
A = Fs cos б; [A] = Н·м = Дж.
Так как косинус угла может быть меньше нуля, механическая работа может принимать отрицательные значения.
Если при прямолинейном смещении величина силы изменяется, то для нахождения работы используется её геометрический смысл: механическая работа численно равна площади под графиком зависимости проекции силы на направление перемещения от координаты вдоль этого направления.
Рис. 1. Геометрический смысл работы
Работа произвольной силы на криволинейной траектории находится как сумма элементарных работ на малых смещениях.
Мощность (средняя мощность) - скалярная физическая величина, равная отношению работы к тому интервалу времени, за который она была совершена.
Мгновенная мощность - отношение работы, совершённой за бесконечно малый интервал времени, к величине этого интервала.
кинетическая энергия импульс движение
Так как в течение малого интервала времени механическое движение можно считать равномерным, мгновенную мощность рассчитывают следующим образом:
В высшей математике мгновенная мощность определяется как предел, к которому стремится средняя мощность за бесконечно малый интервал времени, то есть как производная работы по времени:
Если рассматриваемая система не является замкнутой, или в ней работают непотенциальные силы, то полная механическая энергия такой системы изменяется. Изменение энергии связано с работой сил следующим законом: работа внешней или непотенциальной силы равна изменению механической энергии системы.
A = ДE = E2 - E1.
Теорема о кинетической энергии является частным случаем этого закона.
Знак работы силы определяет, как изменяется энергия системы. При положительной работе энергия системы увеличивается, при отрицательной - уменьшается. В случае перехода части механической энергии во внутреннюю закон сохранения энергии позволяет найти, какое количество теплоты Q (Q > 0) при этом выделяется:
E1 = E2 + Q.
Кинетическая энергия - энергия движущегося тела. Так как движение относительно, кинетическая энергия зависит от выбора системы отсчёта. Кинетическая энергия материальной точки определяется выражением:
где m - масса материальной точки, х - скорость её движения.
В механике доказывается теорема о кинетической энергии: работа внешней силы равна изменению кинетической энергии системы:
A = ДEk = Ek2 - Ek1.
Потенциальная энергия - энергия взаимодействия тел или частей одного тела, определяемая их относительным положением. Из определения следует относительность потенциальной энергии, то есть её значение зависит от выбора нулевого уровня - состояния, в котором потенциальная энергия равна нулю. В механике школьного курса различают два вида потенциальной энергии.
1. Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести.
2. ы
Ep = mgh,
3. где m - масса тела, g - ускорение свободного падения, h - высота тела над нулевым уровнем.
4. Потенциальная энергия упруго деформированного тела. Для стержней и пружин
5. где k - жёсткость стержня (пружины), x - удлинение стержня (пружины). За нулевой уровень в этом случае принимают энергию недеформированного стержня (пружины).
В механике доказывается теорема о потенциальной энергии: работа потенциальной силы равна изменению потенциальной энергии системы, взятому с противоположным знаком.
A = - ДEp = Ep1 - Ep2.
Потенциальная (консервативная) сила - сила, работа которой не зависит от вида траектории, а определяется только через начальное и конечное положение тела. Сила тяжести и сила упругости являются потенциальными. Примером непотенциальной силы может служить сила трения. Работа потенциальной силы вдоль замкнутой траектории равна нулю.
Механическая энергия - сумма кинетических и потенциальных энергий всех тел рассматриваемой системы.
E = Ek + Ep.
Механическая энергия обладает свойством сохранения, которое описано в законе сохранения механической энергии: в замкнутой системе, в которой действуют только потенциальные силы, полная механическая энергия сохраняется.
E1 = E2 или Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие механической системы; сохраняющиеся величины. Закон сохранения импульса. Взаимосвязь энергии и работы; влияние консервативной и результирующей силы на кинетическую энергию частицы. Момент импульса материальной точки; закон сохранения энергии.
курсовая работа [111,6 K], добавлен 06.12.2014Характеристики форм движения материи. Механическая и электростатическая энергия. Теорема о кинетической энергии. Физический смысл кинетической энергии. Потенциальная энергия поднятого над Землей тела. Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия.
презентация [3,7 M], добавлен 19.12.2016Законы сохранения импульса и момента импульса. Геометрическая сумма внутренних сил механической системы. Законы Ньютона. Момент импульса материальной точки. Изотропность пространства. Момент импульса материальной точки относительно неподвижной оси.
презентация [337,7 K], добавлен 28.07.2015Ускорение как непосредственный результат действия силы на тело. Теорема о кинетической энергии. Законы сохранения импульса и механической энергии. Особенности замкнутой и консервативной механических систем. Потенциальная энергия взаимодействующих тел.
реферат [132,0 K], добавлен 22.04.2013Исследование механизма упругих и неупругих столкновений, изучение законов сохранения импульса и энергии. Расчет кинетической энергии при абсолютно неупругом ударе и описание механизма её превращения во внутреннюю энергию, параметры сохранения импульса.
лабораторная работа [129,6 K], добавлен 20.05.2013Понятие работы и мощности, их измерение. Взаимосвязь между работой и энергией. Кинетическая и потенциальная энергии. Закон сохранения энергии и импульса. Столкновение двух тел. Формулы, связанные с работой и энергией при поступательном движении.
реферат [75,6 K], добавлен 01.11.2013Измерение полного импульса замкнутой системы. Строение и свойства лазерного наноманипулятора. Направление момента силы относительно оси. Закон изменения и сохранения момента импульса. Уравнение движения центра масс. Системы отсчета, связанные с Землей.
презентация [264,6 K], добавлен 29.09.2013Законы сохранения энергии. Мера кинетической энергии при поступательном и вращательном движении. Консервативные и неконсервативные силы. Сила тяжести и упругости. Импульс замкнутой системы материальных точек. Движение пули после столкновения с шаром.
презентация [481,6 K], добавлен 21.03.2014Вывод формулы для нормального и тангенциального ускорения при движении материальной точки и твердого тела. Кинематические и динамические характеристики вращательного движения. Закон сохранения импульса и момента импульса. Движение в центральном поле.
реферат [716,3 K], добавлен 30.10.2014Виды механической энергии. Кинетическая и потенциальная энергии, их превращение друг в друга. Сущность закона сохранения механической энергии. Переход механической энергии от одного тела к другому. Примеры действия законов сохранения, превращения энергии.
презентация [712,0 K], добавлен 04.05.2014История рождения энергетики и ее роль для человечества. Характеристика кинетической и потенциальной энергии как части механической системы. Изменения энергии при взаимодействиях тел, образующих замкнутую систему, на которую не действуют внешние силы.
презентация [496,3 K], добавлен 17.08.2011Механическая работа и энергия. Закон сохранения энергии. Динамика материальной точки, движущейся по окружности. Следствия уравнения Бернулли. Молекулярная физика и термодинамика. Молекулярно-кинетическая теория газов. Первое начало термодинамики.
учебное пособие [5,8 M], добавлен 13.10.2013Динамика вращательного движения твердого тела относительно точки и оси. Расчет моментов инерции простых тел. Кинетическая энергия вращающегося тела. Закон сохранения момента импульса. Сходство и различие линейных и угловых характеристик движения.
презентация [4,2 M], добавлен 13.02.2016Гидроаэромеханика. Законы механики сплошной среды. Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса. Закон сохранения энергии. Гидростатика. Равновесие жидкостей и газов. Прогнозирование характеристик течения. Уравнение неразрывности.
курсовая работа [56,6 K], добавлен 22.02.2004Динамика вращательного движения твердого тела относительно точки, оси. Расчет моментов инерции некоторых простых тел. Кинетическая энергия вращающегося тела. Закон сохранения момента импульса. Сходство и различие линейных и угловых характеристик движения.
презентация [913,5 K], добавлен 26.10.2016Нахождение закона движения материальной точки на участке согласно заданным условиям. Решение уравнения по изменению кинетической энергии. Определение реакции подпятника и подшипника при помощи принципа Даламбера, пренебрегая весом вертикального вала.
контрольная работа [653,1 K], добавлен 27.07.2010Измерение силы тока, проходящего через резистор. Закон сохранения импульса. Трение в природе и технике. Закон сохранения механической энергии. Модели строения газов, жидкостей и твердых тел. Связь температуры со скоростью хаотического движения частиц.
шпаргалка [126,6 K], добавлен 06.06.2010Первый, второй и третий законы Ньютона. Инерциальные системы, масса и импульс тела. Принцип суперпозиции, импульс произвольной системы тел. Основное уравнение динамики поступательного движения произвольной системы тел. Закон сохранения импульса.
лекция [3,6 M], добавлен 13.02.2016Кинетическая энергия, работа и мощность. Консервативные силы и системы. Понятие потенциальной энергии. Закон сохранения механической энергии. Условие равновесия механических систем. Применение законов сохранения. Движение тел с переменной массой.
презентация [15,3 M], добавлен 13.02.2016Теоремы об изменении кинетической энергии для материальной точки и системы; закон сохранения механической энергии. Динамика поступательного и вращательного движения твердого тела. Уравнение Лагранжа; вариационный принцип Гамильтона-Остроградского.
презентация [1,5 M], добавлен 28.09.2013
