Тема 4. Работа и энергия

Что значит, с точки зрения физики совершить работу?

Допустим, что тело М под действием силы F перемещается по прямой в направлении этой силы. Величина

А = FS - механическая работа Если сила F – соnst и действует под углом  к перемещению тела, то разложив её на две составляющие FТS и FH, совпадающую с ним, то A=FTS или А = Fs cos

При F = const если  > 0 A > 0

если  - тупой угол А < 0

если  = 90⁰ А = 0

В случае переменной силы F выделяем элементарный участок dS, на котором силу F можно считать постоянной.

F_T

dS S₂ Элементарная работа

  dA = F dS cos

F

А полная работа на участке S₁S₂

F_H

S₁ 

Чтобы вычислить работу А, построим график зависимости F от S.

Элементарная работа dA = FTdS = FdS cos [Дж] изображена площадью полоски основанием dS, а полная работа на пути S1S2 - площадью фигуры с основанием S1S2.

Величина, характеризующая скорость выполнения работы, называетсямощностью [Bт]

Если мощность изменяется с течением времени, то

- мгновенная мощность

ВместоdA подставим ее значение и получим



Способность тела совершить работу характеризуется физической величиной – энергия.

Различают два вида механической энергии:W_к и W_р.

Кинетическая энергия – энергия движения

Потенциальная энергияW_p – энергия взаимодействия – энергия, обусловленная взаимным расположением тел или частей и характером их взаимодействия W = mgh

- потенциальная энергия упруго деформированного тела

При переходе тела или системы тел из одного состояния в другое совершается работа, которая служит мерой изменения энергии, обусловливающего этот переход.

Если работа, совершаемая действующими силами при перемещении тела из одного положения в другое, не зависит от того, по какой траектории это перемещение произошло, а зависит только от начального и конечного положений, то такие силы называются консервативными.

Если же работа совершаемая силой, зависит от траектории перемещения тела из одной точки в другую, то такая сила называется диссипативной (сила трения).

Полная энергия системы

W_к + W_p = W = const – закон сохранения и превращения энергии

В системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, энергия остается постоянной.

В системе, в которой действуют также диссипативные (неконсервативные) силы энергия системы не сохраняется.