Физический смысл работы и механической энергии
Энергия как скалярная физическая величина, являющаяся общей мерой различных форм движения материи. Диссипативные - силы, суммарная работа которых при любых перемещениях замкнутой системы всегда отрицательна. Методика определения кинетической энергии.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.09.2015 |
| Размер файла | 157,8 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
Размещено на http://www.allbest.ru
Введение
Энергией называется скалярная физическая величина, являющаяся общей мерой различных форм движения материи.
Энергия количественно характеризует систему относительно различных превращений движения в ней, которые происходят в результате взаимодействия частиц системы как друг с другом, так и с внешними телами. Для анализа различных форм движения вводят различные виды энергии: механическую, внутреннюю, электромагнитную, ядерную и др.
К механической энергии относится энергия, связанная с силами всемирного тяготения, деформированного упругого тела и энергия, связанная с движением тела.
Ещё определения энергии в механике: Энергией называется способность тела совершать работу. Запас энергии определяется работой, которую может совершить тело, изменяя свое состояние: поднятый груз при падении; сжатая пружина при восстановлении формы: движущееся тело при остановке. Механической энергией тела называют величину равную максимальной работе, которую может совершить тело в данных условиях.
1. Механическая работа (Работа постоянной силы)
Рис. 1
Если тело под действием силы совершает перемещение , работа А этой силы равна скалярному произведению силы на вектор перемещения. Работа силы есть скалярная величина:
A=
A=
Работа горизонтальной составляющей силы F - силы Fтяги равна ()
Работа вертикальной составляющей силы F - силы подъёма Fn равна ()
Сила, направление которой перпендикулярно направлению движению тела, работу не совершает.
Работа силы трения равна ().
Силу, направленную против движения и совершающую отрицательную работу называют силой сопротивления. Сила перпендикулярная к перемещению не изменяет числового значения скорости (такая сила заставляет тело двигаться по окружности - центростремительная сила) и работа ее равна 0.
Сила, увеличивающая численное значение скорости (угол б - острый), совершает положительную работу. Сила, уменьшающая численное значение скорости (угол б - ), совершает отрицательную работу.
2. Работа силы тяжести. Консервативные силы
Рис. 2
Определим работу силы тяжести при движении тела массой m по наклонной плоскости, длина которой L, а высота h. На тело действует две силы: сила тяжести, направленная вертикально вниз и сила реакции опоры , направленная перпендикулярно к поверхности плоскости АС. Их равнодействующая 1совершает работу, сообщая телу ускорение (силой трения пренебрегаем).
из
Рис. 3
б) Определим работу, совершаемую силой тяжести при свободном падении тела на высоту.
Сравнение работы, совершаемой силой тяжести при движении по наклонной плоскости и при свободном падении показывает, что работа силы тяжести не зависит от длины и формы пути, пройденного телом, и определяется произведением силы тяжести на разность высот в начальном и конечном положении.
При движении вниз сила тяжести совершает положительную работу, при движении вверх - отрицательную. Работа силы тяжести по замкнутому пути 1-2-1 равна 0.
Рис. 4
Силы, работа каких не зависит от формы и длины пути, а определяется лишь начальным и конечным положением тела, называются консервативными.
Работа консервативных сил по замкнутому пути равна нулю.Пример консервативных сил: сила тяжести, сила упругости пружины, и силы электростатического взаимодействия.
3. Работа силы трения. Диссипативные силы
Сила трения Fтр. определяется относительной скоростью соприкасающихся тел (сила трения скольжения). Сила трения всегда направленна против движения (), т.е. всегда является силой сопротивления, и поэтому выполняемая ею работа всегда отрицательна и после возвращения тела в исходное положение суммарная работа сил трения отлична от 0 и отрицательная.
Диссипативными силами называются силы, суммарная работа которых при любых перемещениях замкнутой системы всегда отрицательна. Пример: силы трения скольжения и силы сопротивления движению тел в жидкостях и газах. В результате действия диссипативных сил механическая энергия переходит в другие виды энергии.
4. Работа переменной силы
Определим работу силы, величина которой изменяется от точки к точке, по закону показанному на рисунке. Разобьем перемещения S на элементарные участки dS, на которых величина силы остается постоянной, тогда элементарная запишется в виде:
Рис. 5
Полная работа А на всем перемещении от точки 1 до точки 2 равна
,
или, переходя к пределу:
A
Работа переменной силы равна:
A=
Работа силы упругости с учётом того, что:
:
A=()
Работа силы упругости замкнутому пути 1-2-1
5. Кинетическая энергия
Если элементарное перемещение d записать в виде:
d
По II закону Ньютона:
тогда
A=
Величина называется кинетической энергией
Работа равнодействующей всех сил действующих на частицу равна изменению кинетической энергии частицы.
Тогда.
A=
или другая запись
кинетический диссипативный скалярный физический
Если A > 0, то WК возрастает (падения)
Если A > 0, то WК убывает (бросание).
Движущиеся тела обладают способностью выполнять работу и в том случае, если никакие силы со стороны других тел на них не действуют. Если тело движется с постоянной скоростью, то - сумма всех сил действующих на тело равна 0 и работа при этом не совершается. Если тело будет действовать с некоторой силой по направлению движения на другое тело, тогда оно способно совершить работу. В соответствии с ІІІ законом Ньютона к движущемуся телу будет приложена такая же по величине сила, но направленная в противоположную сторону. Благодаря действию этой силы скорость тела будет уменьшаться до его полной остановки. Энергия WК, обусловленная движением тела, называется кинетической. Полностью остановившееся тело не может совершить работы. WК зависит от скорости и массы тела. Изменение направления скорости не влияет на кинетическую энергию.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристики 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 19.12.2016Определение работы равнодействующей силы. Исследование свойств кинетической энергии. Доказательство теоремы о кинетической энергии. Импульс тела. Изучение понятия силового физического поля. Консервативные силы. Закон сохранения механической энергии.
презентация [1,6 M], добавлен 23.10.2013Законы 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 21.03.2014Ускорение 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 22.04.2013Анализ механической работы силы над точкой, телом или системой. Характеристика кинетической и потенциальной энергии. Изучение явлений превращения одного вида энергии в другой. Исследование закона сохранения и превращения энергии в механических процессах.
презентация [136,8 K], добавлен 25.11.2015История 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 17.08.2011Кинетическая 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 13.02.2016Виды 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 04.05.2014Количество движения системы. Главный момент количеств движения (кинетический момент). Кинетическая энергия системы. Теорема об изменении количества движения, кинетического момента и кинетической энергии. Дифференциальные уравнения движения системы.
реферат [130,1 K], добавлен 06.01.2012Вывод дифференциального уравнения движения с использованием теоремы об изменении кинетической энергии механической системы. Определение реакций внутренних связей. Уравнение динамики системы как математическое выражение принципа Даламбера-Лагранжа.
курсовая работа [477,8 K], добавлен 05.11.2011Классификация энергии: механическая, внутренняя, электромагнитная, химическая и ядерная. Работа упругих сил пружины и силы тяжести. Понятие мощности как характеристики быстроты совершения работы. Консервативные (потенциальные) силы и центральное поле.
презентация [477,5 K], добавлен 29.09.2013Теоремы 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 28.09.2013Определение поступательного и вращательного движения твердого тела. Кинематический анализ плоского механизма. Применение теоремы об изменении кинетической энергии к изучению движения механической системы. Применение общего управления динамики к движению.
контрольная работа [415,5 K], добавлен 21.03.2011Применение энергии термоядерного синтеза. Радиоактивный распад. Получение ядерной энергии. Расщепление атома. Деление ядер тяжелых элементов, получение новых нейронов. Преобразование кинетической энергии в тепло. Открытие новых элементарных частиц.
презентация [877,4 K], добавлен 08.04.2015Характеристика устройств преобразования различных видов энергии в электрическую и для длительного хранения энергии. Использование мускульной силы человека для обеспечения автономного функционирования систем электрического питания при помощи велотренажера.
научная работа [270,6 K], добавлен 23.02.2013Мир ищет энергию. Альтернативные источники энергии. Ветровая энергия. Хранение ветровой энергии. Энергия рек. Геотермальная энергия. Гидротермальные системы. Горячие системы вулканического происхождения. Системы с высоким тепловым потоком.
дипломная работа [641,4 K], добавлен 05.02.2003Понятие 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 06.12.2014Сущность и краткая характеристика видов энергии. Особенности использования солнечной и водородной энергии. Основные достоинства геотермальной энергии. История изобретения "ошейника" А. Стреляемым, принцип его работы и потребления энергии роста растений.
презентация [911,5 K], добавлен 20.12.2009Солнечная, ветряная, геотермальная энергия и энергия волн. Использование альтернативной энергии в России. Исследование параметров солнечной батареи и нестандартных источников энергии. Реальность использования альтернативной энергии на практике.
реферат [3,8 M], добавлен 01.01.2015Определение реакций опор составной конструкции по системе двух тел. Способы интегрирования дифференциальных уравнений. Определение реакций опор твердого тела. Применение теоремы об изменении кинетической энергии к изучению движения механической системы.
задача [527,8 K], добавлен 23.11.2009
