Импульсом тела называется физическая величина, измеряемая произведением массы тела на его скорость

.

Размерность импульса тела такая же как и импульса силы, т.е. кг× м/с.

Импульс тела – величина векторная и направлен также как скорость тела.

Понятие импульса силы и импульса тела позволяет записать II закон Ньютона еще в одной математической редакции:

. (9)

 

Согласно этой математической формулировке – сила, действующая на тело равна производной по времени от импульса тела. Приведенная формулировка закона позволит находить решения многих задач, в которых необходимо определить величину силы, если известно изменение импульса, которое она вызывает.

Умножая обе части равенства (9) на дифференциал dt, получим еще одну математическую редакцию II закона Ньютона:

.

 

Согласно этой формулировке, элементарный импульс силы численно равен элементарному изменению импульса тела .

Следовательно, II закон Ньютона может быть записан в нескольких математических редакциях. Все эти редакции эквивалентны, так как выражают один и тот же закон. Применение на практике той или иной формулировки закона зависит от характера решаемой задачи.

 

 

2.3 Работа, мощность, коэффициент полезного действия

Допустим, что на тело действует сила , и тело, двигаясь по некоторой траектории l, совершает малое перемещение (рис.6). Тогда действие этой силы может быть охарактеризовано величиной, которая называется работой.

По определению элементарно-малая работа силы измеряется скалярным произведением силы на малое перемещение .

 

,

 

где a - угол между векторами силы и перемещения.

 

Полная работа на всем пути равна

где -проекция силы на направление перемещения.

Графически работа силы численно равна площади, заштрихованной на рис.7, где по оси ординат отложена проекция силы, т.е. величина а по оси абсцисс перемещение.

Если проекция силы не изменяется на всем пути т.е. , то тогда работа на всем пути будет равна:

, где l – путь, пройденный телом.

Работа алгебраическая величина,

 

при 90⁰> a> 0 A> 0 – работа совершается самой приложенной силой,

 

A< 0 – работа совершается против приложенной силы,

A=0 - работа равна нулю.

Единица измерения работы в СИ: 1 Джоуль = 1 Н× м. Сокращенное обозначение – Дж.

На практике имеет значение не только величина совершенной работы, но и время, в течение которого она совершается. Поэтому для характеристики механизмов, предназначенных для совершения работы, вводится величина, показывающая, какую работу данный механизм совершает в единицу времени. Эта величина называется мощностью.

Мгновенная мощность P есть величина, равная отношению элементарной работы dA к элементарно малому промежутку времени dt, за который эта работа совершается:

.

Единица измерения мощности в CИ (Ватт): 1 Вт = 1 Дж/с.

Если какой либо механизм предназначен для выполнения механической работы (например, для подъема тяжестей), то обычно не вся затраченная работа является полезной, а некоторая ее часть затрачивается на преодоление сил трения. Ввиду этого вводится понятие коэффициента полезного действия:

,

где – полезные работа и мощность соответственно; – затраченные работа и мощность соответственно.

 

Силы консервативные и неконсервативные.

Потенциальное поле сил

 

Любое тело подвержено воздействию сил со стороны окружающих его тел. При изменении положения данного тела в пространстве, сила, с которой действуют на него окружающие тела, будет меняться. В каждой точке пространства на тело действует определенная, характерная для данной точки, сила. Поэтому говорят, что тело находится в поле сил. Например, тело вблизи поверхности Земли находится в поле сил тяжести. Сама Земля находится в поле сил тяготения, создаваемого другими небесными телами. Можно привести и другие примеры полей сил. Например, в пространстве вокруг неподвижных электрически заряженных тел имеется электростатическое поле сил.

Различают силы консервативные (или потенциальные) и неконсервативные.

Силы , действующие на тело, называются консервативными (потенциальными), если работа этих сил при перемещении тела не зависит от формы пути, а определяется только начальным и конечным положением тела в пространстве.

Силы , действующие на тело, называются неконсервативными, если работа сил зависит от формы пути перемещения тела между двумя конкретными точками пространства.

Если в физической системе действуют только консервативные силы, то система называется консервативной; в противном случае – неконсервативной.

Так как работа консервативных сил зависит только от положения начальной и конечной точек перемещения, то на замкнутом пути, когда начальная и конечная точка совпадают, работа перемещения будет равняться нулю. Математически это выражается следующим образом:

.

Примером консервативных сил является поле сил тяжести. Действительно, если тело в поле сил тяжести перемещать по замкнутой траектории, например, вначале поднять на некоторую высоту, а затем опустить в исходную точку, то работа этого перемещения будет равна нулю, На подъем затрачивается некоторая работа (т.е. работа в этом случае отрицательна), а при опускании тела такая же работа возвращается (т.е. работа положительна).

Примером неконсервативных сил являются силы трения. Действительно, если на тело действуют силы трения и тело перемещается между двумя точками пространства, то на перемещение придется затратить некоторое количество работы, которая превратиться в тепло. На перемещение тела в исходную точку вновь придется затратить работу. Следовательно, общий расход механической работы на перемещение по замкнутому пути не будет равен нулю откуда следует, что силы трения неконсервативны.

 

Энергия.

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

Поделиться:

Популярное:

1. E) Физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи и определяющая ее инерционные и гравитационные свойства.
2. Gigabit Ethernet на витой паре категории 5
3. I. He могли узы смерти удержать Господа нашего.
4. I. Въезд патриарха в столицу. – Остановка и пребывание его в монастыре св. Афанасия и Кирилла в Кремле. – Возвращение патриарха Никона. – Въезд царя.
5. I. Его руки подняты для благословения.
6. I. Прочитайте текст и переведите его письменно.
7. I. Смотрите на Него, приготовляющего для Себя престол.
8. I. Устранитесь от ошибочных представлений о покаянии в грехе и печали по его поводу.
9. I. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ, ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ СФЕРЫ КУЛЬТУРЫ И ИСКУССТВА
10. I. Что было хорошего в прежние времена?
11. III. Дождь идет там, где его меньше всего ожидают.
12. III. Ободрение не удовлетворило его; он все еще искал Иисуса.