Билет №13. Механическая работа. Мощность

Механическая работа. Мощность. Энергия: кинетическая энергия; потенциальная энергия тела в однородном поле тяготения и энергия упруго деформированного тела; закон сохранения энергии; закон сохранения энергии в механических процессах; границы применимости закона сохранения механической энергии; работа как мера изменения механической энергии тела.

В тех случаях, когда тело, действуя на другое тело, вызывает его перемещение (или перемещение частей тела), а направление силы при этом не перпендикулярно направлению перемещения, совершается механическая

работа. Наблюдения показывают, что при определенных условиях работа может быть совершена любым телом.

Например, сжатая или растянутая пружина, действующая силой упругости на прикрепленное к ней тело, перемещает его и при этом совершает механическую работу. Может совершать работу и любое движущееся тело. Сталкиваясь с другим телом, оно действует на него силой и может вызвать перемещение этого тела или его частей (деформацию).

При этом тоже совершается механическая работа. Про тела, которые могут совершать работу, говорят, что они обладают энергией. Энергией называют

скалярную физическую величину, показывающую, какую работу может совершить тело. Энергия равна той максимальной работе, которую тело может совершить в данных условиях. Механическая работа является мерой

изменения энергии в различных процессах.

Поэтому энергию и работу выражают в одних и тех же единицах (в СИ

- в джоулях). В более общем смысле энергия - это единая мера разных форм движения материи, а также мера перехода движения материи из одной формы в другую. Для характеристики конкретных форм движения материи

используют понятия о соответствующих видах энергии: механической, внутренней, электромагнитной и т. д.

Механическая энергия является характеристикой механического

движения и взаимодействия тел. Она зависит от скоростей и взаимного расположения тел.

КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

Установим связь между работой постоянной силы и изменением скорости тела. Рассмотрим случай, когда на тело действует постоянная сила и на

правление действия силы совпадает с направлением перемещения тела. В этом случае тело совершает равнопеременное движение, т.е. движется с постоянным ускорением поэтому справедливы равенства: A=FS

Физическая величина, равная половине произведения массы тела на

квадрат его скорости называется кинетической энергией тела: mv² \2=Eк. Тогда получаем E_к +E_ко +E_к =A0–теорема о кинетической энергии:

Изменение кинетической энергии тела равно работе всех сил, действующих на тело. Кинетическая энергия зависит от выбора системы отсчета.

Вывод: в физике абсолютное значение энергии вообще, и кинетической энергии в частности, смысла не имеет.

Речь может идти только о разнице энергий или об изменении энергии.

Энергия характеризует способность тела совершать работу. Работа – мера изменения энергии. Когда направление силы совпадает с направлением перемещения тела, работа силы положительна (т.е. A> 0). В этом случае Ek-Ek0> 0, т.е. Ek> Ek0. Следовательно,

когда сила совершает положительную работу, кинетическая

энергия тела увеличивается. Когда же направление силы противоположно направлению перемещения,

то A< 0 и Ek-Ek0< 0, т.е. Ek< Ek0. Следовательно, когда сила совершает отрицательную работу, кинетическая энергия тела уменьшается