Вопрос 6) Кинетическая энергия
Кинетическая энергия вводится в механике в прямой связи с понятием работы.
Схема рассуждений такова: 1) попробуем записать работу, совершаемую всеми силами, действующими на материальную точку и, пользуясь вторым законом Ньютона(позволяющим выразить силу через ускорение), попытаться выразить ответ только через кинематические величины, 2) убедившись, что это удалось, и что этот ответ зависит только от начального и конечного состояния движения, введём новую физическую величину, через которую эта работа будет просто выражаться (это и будет кинетическая энергия).
Если 
— полная работа, совершённая над частицей, определяемая как сумма работ совершенных приложенными к частице силами, то она выражается как:
где 
называется кинетической энергией. Для материальной точки, кинетическая энергия определяется как работа силы, ускорившей точку от нулевой скорости до величины скорости 
и выражается как: 
Для сложных объектов, состоящих из множества частиц, кинетическая энергия тела равна сумме кинетических энергий частиц. Вывод формулы: 
Вопрос 7) В физике консервати́вные си́лы (потенциальные силы) — силы, работа которых не зависит от формы траектории (зависит только от начальной и конечной точки приложения сил). Отсюда следует определение: консервативные силы — такие силы, работа которых по любой замкнутой траектории равна 0. Если в системе действуют только консервативные силы, то механическая энергия системы сохраняется.
|
|
|
Для консервативных сил выполняются следующие тождества:
— ротор консервативных сил равен 0;
— работа консервативных сил по произвольному замкнутому контуру равна 0;
— консервативная сила является градиентом некой скалярной функции 
, называемой силовой. Эта функция равна потенциальной энергии 
взятой с обратным знаком. Соответственно, 
и 
связаны соотношением
Таким образом, потенциальная сила всегда направлена против направления возрастания потенциальной энергии.
В школьной программе по физике силы разделяют на консервативные и неконсервативные. Примерами консервативных сил являются: сила тяжести, сила упругости, силакулоновского (электростатического) взаимодействия. Примерами неконсервативных сил являются сила трения и сила сопротивления среды.
В теоретической физике выделяют только четыре типа сил, каждая из которых является консервативной
Вопрос 8) Потенциальная энергия 
— скалярная физическая величина, характеризующая способность некого тела (или материальной точки) совершать работу за счет своего нахождения в поле действия сил. Другое определение: потенциальная энергия — это функция координат, являющаяся слагаемым в лагранжиане системы, и описывающая взаимодействие элементов системы.
|
|
|
Единицей измерения энергии в СИ является Джоуль, в СГС — эрг.
Потенциальная энергия принимается равной нулю для некоторой конфигурации тел в пространстве, выбор которой определяется удобством дальнейших вычислений. Процесс выбора данной конфигурации называется нормировкой потенциальной энергии.
Корректное определение потенциальной энергии может быть дано только в поле сил, работа которых зависит только от начального и конечного положения тела, но не от траектории его перемещения. Такие силы называются консервативными.
Также потенциальная энергия является характеристикой взаимодействия нескольких тел или тела и поля.
Любая физическая система стремится к состоянию с наименьшей потенциальной энергией.
Потенциальная энергия упругой деформации характеризует взаимодействие между собой частей тела.
Потенциальная энергия в поле тяготения Земли
Потенциальная энергия 
в поле тяготения Земли вблизи поверхности приближённо выражается формулой: 
где 
— масса тела, 
— ускорение свободного падения, 
— высота положения центра масс тела над произвольно выбранным нулевым уровнем.
|
|
|
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 99; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!