Компонента силы , перпендикулярная перемещению, не влияет на движение тела по оси Х и не совершает работу.
Работа силы при перемещении равна произведению модулей этих векторов на косинус угла между ними:
A = F ∆x cos α
Знак работы определяется знаком cos α.:
Работа положительна, если угол острый 0 ≤ α < 90, направление силы совпадает с направлением движения тела
Работа равна нулю при α = 90, сила перпендикулярна направлению движения тела.
Работа отрицательна при 180 ≥ α > 90, направление силы противоположно направлению движения тела (например, сила трения скольжения)
Работа силы реакции опоры, перпендикулярной перемещению, равна нулю.
Сила трения направлена под углом 180о к перемещению, поэтому ее работа отрицательна.
Aтр = Fтр ∆x cos(180) = - Fтр ∆x
так как Fтр = μN, N = mg cos(α), ∆x = l = H/ sin(α), то
Aтр = - μmgH ctg(α)
Работа силы тяжести зависит от высоты плоскости и не зависит от угла наклона плоскости
Ag = mgl cos(90-α) = mgl sin(α) = mgH
Если на тело действуют несколько сил, то полная работа равна сумме работ, совершаемых каждой силой в отдельности.
Ag = mgh1 + mgh2 = mgH
Работа силы тяжести не зависит от формы траектории.
МОЩНОСТЬ (уч.10кл. стр.146-148)
Определение средней мощности. Единицы измерения. Формула
Определение мгновенной мощности. Формула
Скорость совершения работы характеризуется физической величиной, называемой мощностью.
Средняя мощность – скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, за который она совершена
Pср =
Единица измерения – Вт (Ватт) = Дж/с
1 Вт – такая мощность, при которой в 1с совершается работа 1 Дж
Мгновенная мощность - скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени ∆t, в течение которого она совершена при ∆t→0
P = = = Fx= Fx vx
vx = - проекция мгновенной скорости на направление перемещения
Мгновенная мощность равна произведению проекции силы, действующей на тело, и скорости в направлении его перемещения.
P = Fx vx
Зная мощность двигателя, можно рассчитать работу, совершаемую этим двигателем в течении промежутка времени:
P = Þ A = P t
Чтобы вычислить работу, надо мощность умножить на время, в течении которого совершалась эта работа.
КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ (уч.10кл. стр.142-145)
Определение, характер, единицы измерения и формула кинетической энергии
Теорема о кинетической энергии
Пример кинетической энергии на примере торможения автомобиля. Расчет
Отличие кинетической энергии от потенциальной (уч.10кл.стр.149 на полях)
Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения, называется кинетической
(греч. кинема – движение)
Обозначение Eк
Чем больше масса тела и его скорость, тем больше его кинетическая энергия.
Это легко доказать на опыте столкновения двух шариков разной массы и скорости.
Определим физическую величину, изменяющуюся при совершении силой работы на примере увеличения скорости тела от v0 до v под действием всех приложенных к нему сил.
A = F∆x, F = ma , ∆x =
A = -
Левая часть (работа) является пространственной характеристикой внешнего воздействия на тело (систему)
Правая часть – изменение физической величины, которая характеризует энергию движения тела – кинетическую энергию
Кинетическая энергия – скалярная физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости
Ek =
Единица измерения – Дж (Джоуль)
Понятие кинетической энергии введено в 1849 г. английским ученым Уильямом Томсоном.
Кинетическая энергия зависит от скорости, следовательно она зависит от выбора системы отсчета.
Теорема о кинетической энергии:
Изменение кинетической энергии тела равно работе сил, действующих на тело:
Ek – Ek0 = A
Работа равнодействующей сил, приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии.
Если в начальный момент времени тело неподвижно (Ek0=0), то кинетическая энергия тела равна работе, которую совершает суммарная сила для сообщения телу скорости v.
Потенциальная энергия зависит от положения тел.
Кинетическая энергия определяется скоростью тел.
Кинетическая энергия всегда положительна, а потенциальная может быть отрицательной, в зависимости от выбора «нуля» отсчета.
ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ (уч.10кл. стр.135-142, 153)
Определение потенциальной силы
Работа потенциальной силы
Определение потенциальной энергии
Работа сил трения, тяжести га примере скатывания тела по наклонной плоскости
Принцип минимума потенциальной энергии
Устойчивое, неустойчивое, безразличное равновесия. Определения и примеры
Работа силы тяжести (уч.10кл.стр.139)
Потенциальная энергия в гравитационном поле. Формула
Работа силы тяжести в гравитационном поле
Зависимость потенциальной энергии в поле тяжести от расстояния до центра поля. График
Работа силы упругой деформации
Потенциальная энергия тела при упругом взаимодействии. Формула
Зависимость потенциальной энергии упругой деформации от деформации. График
Упругое и не упругое столкновение. Определения. Переход энергии. (уч.10кл.стр.153)
Закон сохранения полной механической энергии изолированной системы (коротко)
Потенциальная(Консервативная) сила – сила, работа которой при перемещении материальной точки зависит только от начального и конечного положений точки в пространстве.
Работа консервативной силы при перемещении материальной точки по замкнутому контуру равна нулю.
Например, сила тяжести – потенциальная сила, ее работа не зависит от формы траектории (см. выше сила тяжести)
Потенциальной (лат. потенция – возможность) энергией называется энергия, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела.
Потенциальная энергия тела в данной точке – скалярная физическая величина, равная работе, совершаемой потенциальной силой при перемещении тела из этой точки в точку, принятую за нуль отсчета потенциальной энергии.
Единица измерения – Дж (Джоуль)
Обозначение - Еp
Потенциальной энергией обладает всякое упруго деформированное тело.
Потенциальную энергию сжатого газа используют в тепловых двигателях, пневмоинструменте и т.д.
Так работа силы тяжести Ag = Ep1 – Ep2 = mgH
Потенциальная энергия в этом случае характеризует энергию гравитационного притяжения материальной точки к Земле.
Потенциальная энергия материальной точки, поднятой на высоту Н над «нулем»
Eр = mgH
Потенциальная энергия зависит от координаты (относительно «нуля» потенциальной энергии)
Изменение потенциальной энергии характеризует работу силы тяжести по перемещении тела. Эта работа равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком. Тело находящееся ниже поверхности земли, имеет отрицательную потенциальную энергию.
В общем случае работа всех сил, действующих на тело равна сумме работ потенциальных и не потенциальных сил: A = Ap + Anp
Принцип минимума потенциальной энергии:
Любая замкнутая система стремиться перейти в такое состояние, в котором ее потенциальная энергия минимальна.
Устойчивое равновесие – равновесие, при котором тело, выведенное из положения равновесия, возвращается в первоначальное положение.
Неустойчивое равновесие – равновесие, при котором тело, выведенное из положения равновесия, не возвращается в первоначальное положение.
Безразличное равновесие – равновесие, при котором соседние положения тела также являются равновесными.
Работа силы тяжести при перемещении тела на высоту Н:
Fg = - G
Ag = FgH cos(0) = G H
Ag = Ep(r) – Ep(r-H)
Потенциальная энергия тела массой m в гравитационном поле:
Ep(r) = - G
Начало отсчета находится на бесконечно большом расстоянии от Земли (на бесконечности) На этом расстоянии стремиться к нулю и сила гравитационного притяжения к Земле
Расстояние во всех инерциальных системах отсчета одно и тоже. Поэтому потенциальная энергия не зависит от выбора системы отсчета, а зависит от выбора «нуля» отсчета.
Работа силы упругости при растяжении и сжатии пружины
Потенциальную энергию имеют не только поднятые тела. Рассмотрим работу, совершаемую силой упругости при деформации пружины.
Сила упругости меняется от Fупр = kx0 до Fупр = kx
Средняя сила упругости Fупр.ср = = (x0 + x)
Направление средней силы упругости и перемещения совпадают
Работа силы упругости зависит только от начального и конечного положений.
Это значит, что сила упругости - потенциальна.
Aупр = (x0 + x)∆x = (x0 + x)(x0 - x) = -
Потенциальная энергия пружины (упругодеформированного тела)
Ep =
x – удлинение или сжатие тела (пружины)
k – жесткость тела (пружины)
Начало отсчета соответствует нерастянутой пружине, удлинение которой x=0
Потенциальная энергия упругодеформированной пружины равна работе силы упругости при переходе пружины из деформированного состояния в недеформированное.
Потенциальная энергия упругодеформированной (сжатой или растянутой) пружины зависит от степени ее деформации.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
