Механика. Работа. Энергия

1. 2.3.1 Работа

Для количественной оценки действия силы на тело,
вводится понятие работы силы.
Пусть тело движется прямолинейно.
Тогда под действием постоянной силы, направление
которой совпадает с направлением вектора скорости,
тело проходит путь s, то величина
A Fs
называется работой силы F.

2.

3.

Если направление силы составляет с направлением
вектора скорости угол α, то работа силы F равна
A Fs cos
- если угол a < π/2, то
работа силы положительна;
- если угол a > π/2, то
работа силы отрицательна;
- если угол a = π/2, то
работа силы равна нулю.

4.

Работа - величина скалярная.
Работа измеряется в джоулях [Дж],
1 Дж - работа, совершаемая силой 1 Н на пути 1
м:
1 Дж = 1 Н∙м.

5.

Полную работу можно представить графически.
Вся
работа
А12
изображается
криволинейной трапеции.
Fr
2
1
r1
r2
r2
A12 Fr dr
r1
r
площадью

6. 2.3.2 Мощность

dA
N=
dt

7. 2.3.3 Энергия

Количественной мерой различных видов движения
материи является энергия.
При превращениях одной формы движения в другую
происходит уменьшение энергии, соответствующей
одному
виду
движения,
и
увеличение
энергии,
отвечающей другому виду.
Мерой передачи энергии от одного тела другому в
процессе работы является работа.

8. 2.3.3.1 Кинетическая энергия

9.

Таким образом, кинетическая энергия тела - это
энергия его механического движения, она зависит
только от массы и скорости тела.
В разных инерциальных системах, движущихся
относительно
друг
друга,
скорости
тела,
а
следовательно, его кинетические энергии будут
неодинаковы: кинетическая энергия зависит от
выбора системы отсчета.

10. 2.3.3.2 Потенциальная энергия

Если работа силы не зависит от того, по какой
траектории перемещается тело, а зависит только от
начального 1 и конечного 2 положения тела, то такая
сила называется консервативной (потенциальной).
Работа потенциальных сил по любому замкнутому пути
всегда должна быть равна нулю.
Консервативные
кулоновские.
силы
-
гравитационные
и

11.

Рассмотрим гравитационную силу.
Пусть тело массы m лежит на поверхности Земли
(положение
1).
Совершим
над
ним
работу
и
поднимем его на высоту h (положение 2). Считается,
что
совершенная работа А идет на увеличение
потенциальной энергии тела:
A W p1 W p2 mgh

12.

Потенциальная энергия связана с взаимодействием
двух или более тел.
Если
силы,
действующие
положительную работу, то
в
системе,
совершают
потенциальная энергия
системы уменьшается.
Если
силы
совершают
отрицательную
потенциальная энергия возрастает.
работу,
то

13. 2.3.4 Полная механическая энергия

Полная
механическая
энергия
-
это
кинетической и потенциальной энергий:
W = Wk + Wp
Полная механическая энергия постоянна.
W = const
сумма