РЕФЕРАТ

на тему: ”МЕХАНІЧНА ЕНЕРГІЯ”

План

1. Механічна робота, як міра зміни енергії. Потужність. Кінетична енергія.

2. Консервативні й неконсервативні сили. Потенціальна енергія. Зв’язок роботи й потенціальної енергії.

3. Сила й потенціальна енергія. Поняття градієнта.

4. Закон збереження й перетворення механічної енергії.

1. Механічна робота, як міра зміни енергії. Потужність. Кінетична енергія

Енергія – це універсальна міра руху різних форм матерії.

З різними формами руху матерії пов’язані різні форми енергії: механічна, теплова, електромагнітна, ядерна та ін.

Будь-які зміни механічного руху викликаються силами, що діють із сторони інших тіл.

Фізична величина, яка чисельно дорівнює скалярному добутку векторів сили  і переміщення , називається механічною роботою.

^), (3.1.1)

де  і  - модулі векторів сили і переміщення; ^) – кут між напрямками векторів сили і переміщення.

У загальному випадку дія сили може змінюватись як за величиною, так і за напрямком, тому в таких випадках формулою (3.1.1) користуватися не можна.

На безмежно малому переміщенні  силу  можна вважати постійною. В цьому випадку величина елементарної роботи A буде дорівнювати

. (3.1.2)

Робота змінної сили визначається за допомогою інтеграла:

. (3.1.3)

Одиницею вимірювання роботи в системі СІ є джоуль (Дж)

= Н·м = Дж.

Розглянемо найбільш загальний випадок руху матеріальної точки уздовж криволінійної траєкторії L. Умовно поділимо пройдений шлях на безмежно малі ділянки шириною dx, на яких силу F може вважати сталою величиною (рис.3.1).

Елементарна робота на таких безмежно малих переміщеннях може бути розрахована за формулою

. (3.1.4)

Рис.3.1

Якщо скласти всі елементарні роботи, то одержимо вираз для знаходження повної роботи у вигляді криволінійного інтеграла уздовж криволінійної траєкторії

. (3.1.5)

Робота сили, виконана за одиницю часу, називається потужністю. Потужність – це швидкість виконання механічної роботи. Тому

. (3.1.6)

Одиницею вимірювання потужності є ват (Вт). Один Вт дорівнює 1Дж/с.

Оскільки

, (3.1.7)

то формулу для роботи можна переписати у вигляді

, (3.1.8)

тобто роботу можна виразити через інтеграл від потужності й часу, а також через скалярний добуток вектора сили й вектора швидкості. В останньому випадку сила, перпендикулярна до вектора швидкості, роботи не виконує.

З урахуванням другого закону Ньютона  вираз для механічної роботи набуде вигляду:

. (3.1.9)

Оскільки , а , то

. (3.1.10)

Якщо швидкість матеріальної точки в процесі руху змінюється від 1 до 2, то робота, яка виконується у цьому випадку, буде дорівнювати

. (3.1.11)

Скалярна величина  називається кінетичною енергією. Таким чином ми довели, що робота сили по переміщенню матеріальної точки дорівнює зміні її кінетичної енергії.

Слід також пам’ятати, що в цьому прикладі ми мали справу з повною силою, діючою на точку. Так, у випадку переміщення саней уздовж не дуже гладенької дороги, посипаної піском, виконується робота, відмінна від нуля. Приросту кінетичної енергії тут не буде. Вся справа в тому, що сила опору руху саней має протилежний напрям. Робота цієї сили має від’ємний знак. ............