Робота при обертальному русі.

Нехай до абсолютно твердого тіла прикладено дотичну силу , під дією якої воно повернулось на малий кут(рис. 1.16). При цьому точка прикладання сили перемісти- ться на відстань. Переміщенняможна визначити через

радіус Rта кут:

(1.77)

З рисунка 1.16 видно, що l— плече сили. Елементарна робота:

(1.78)

, (1.79)

тобто елементарна робота при повороті тіла на елементарний кут чисельно дорівнює добутку моменту діючої сили на цей кут. Якщо тіло повернулось на певний кутвід положеннядо положення, то повна робота в обертальному русі:

(1.80)

Якщо М=const, то:

(1.81)

Закони збереження енергії в механіці

Якщо у механічній системі діють сили тертя або опору, механічна енергія поступово зменшується за рахунок перетворення в інші види енергії (наприклад у теплову). Цей процес називається дисипацією (розсіюванням) енергії.

Механічна енергія не зберігається, а виконуєтьсязагальнофізичний закон збереження енергії:

Енергія не виникає з нічого і не зникає безслідно: вона може тільки передаватись від одних фізичних систем до інших або переходити з одного виду в інший в еквівалентних кількостях.

Якщо ж в системі сили тертя не діють або ж вони настільки малі, що ними нехтують, то виконуєтьсязакон збереження механічної енергії:

У замкненій системі консервативних сил повна механічна енергія є величиною сталою:

- для матеріальної точки (1.82)

- для системи матеріальних точок (1.83)

Потужність

Одну і ту ж роботу різні сили виконують за різний час. Робота, що виконується за одиницю часу називається потужність або миттєва потужність. Потужність визначається із співвідношення:

(1.84)

; (1.85)

(1.86)

В СІ одиницею потужності є 1 Вт = 1 Дж/1с.

Середня потужність — фізична величина, що визначається відношенням всієї виконаної роботиАдо часуΔt, за який цю роботу було виконано:

(1.87)

При обертальному русі матеріальної точки (абсолютно твердого тіла):

,

де M— момент діючої сили,ω— миттєва кутова швидкість матеріальної точки (абсолютно твердого тіла).

ЛЕКЦІЯ 04

Електростатичне поле та його характеристики

1. Електричний заряд. Закон збереження електричного заряду замкненої системи

В природі відомо кілька видів взаємодій між елементами матерії (гравітаційна, електрична). Гравітаційна взаємодія універсальна: вона притаманна всій матерії в цілому; електрична взаємодія не настільки універсальна – їй піддаються лише тіла, які мають електричні заряди. Такі тіла називають зарядженими тілами.

На відміну від гравітаційної взаємодії, яка завжди приводить до притягання, яке залежить лише від маси тіла, електрична взаємодія приводить і до притягання, і до відштовхування. Це означає наявність двох типів зарядів, які відрізняються знаком: тіла, заряджені електрикою одного знаку, відштовхуються, різних знаків – притягуються. Таким чином, електричний заряд характеризує здатність тіл чи частинок до електромагнітних взаємодій.

Одиниця електричного заряду – 1Кл = 1А·с. 1 Кл – електричний заряд, що проходить через поперечний переріз провідника при силі струму 1А за час 1 с. Кулон – похідна одиниця.

Елементарний електричний заряд е= 1,6·10­^-19Кл. Носій елементарного негативного заряду – електрон; носій елементарного позитивного заряду – протон.

^{Зазначимо, що} атом в цілому не заряджений (оскільки сумарний заряд електронів дорівнює позитивному заряду ядра). А тому може віддавати електрони і ставати позитивно зарядженим іоном. Таким чином, зарядження будь-якого тіла – це перенесення на нього електронів чи іонів або вихід їх з нього.

Результуючий (сумарний) заряд тіла

,

де і– число елементарних позитивних і негативних зарядів.

В усіх явищах, в яких беруть участь електричні заряджені тіла і частки, має місце закон збереження електричних зарядів: в замкненій системі (тобто системі, що не обмінюється зарядами з зовнішніми тілами) за будь-яких процесів алгебраїчна сума позитивних і негативних зарядів з плином часу не змінюється, тобто:

.

Це означає, що всередині замкненого об'єму змінити сумарний електричний заряд можна лише шляхом внесення зарядів ззовні або шляхом винесення їх за межі об'єму, що розглядається.

Фундаментальні властивості електричного заряду такі:

1) Існує в двох видах: позитивний і негативний. Однойменні заряди відштовхуються, різнойменні – притягуються.

2) Електричний заряд інваріантний(його величина не залежить від системи відліку, тобто не залежить від того, рухається він чи перебуває в стані спокою.

3) Електричний заряд дискретний, тобто заряд будь-якого тіла складає ціле кратне від елементарного електричного зарядуе.

4) Електричний заряд адитивний (заряд будь-якої системи тіл (частик) дорівнює сумі зарядів тіл (частинок), що входять в систему).

5) Електричний заряд підкоряється закону збереження заряду.