Конспект лекций по УД Физика (1 курс, СПО, технический профиль ). Конспект лекций для студентов 1 курса всех форм обучения Специальность 19. 02. 10 Технология продукции общественного питания
 Скачать 4.41 Mb.
|
|
7.2. Мощность При конструировании и эксплуатации машин необходимо учитывать не только работу, совершенную машиной, но и быстроту выполнения работы. Величина, характеризующая скорость выполнения работы, называется мощностью. Работа, отнесенная к единице времени, т. е. величина  называется средней мощностью. Единицами мощности являются джоуль на секунду, или ватт (Вт). Подставляя вместо работы ее выражение, получим  ,где  – средняя скорость.Если машина работает неравномерно, т. е. мощность изменяется с течением времени, то последняя формула будет определять среднюю мощность. Мгновенная мощность – мощность в данный момент – определяется по формуле:  ,где v – мгновенная скорость. Мгновенная мощность равна произведению модуля вектора силы на модуль вектора мгновенной скорости и на косинус угла между направлениями этих векторов. Мощность, как и работа, – величина скалярная. 7.3. Энергия Энергия – скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи. В соответствии с различными формами движения материи говорят о разных видах энергии – механической, внутренней, ядерной и др. В процессе взаимодействия тел форма движения материи может изменяться, например. при трении тела нагреваются, при этом изменяется и вид энергии, т. е. механическая энергия переходит во внутреннюю. Изменение вида энергии обусловлено действием на тело сил и связано с совершением работы. Энергия – физическая величина, характеризующая способность тела или системы тел совершать работу. Единица энергии, как и единица работы, – джоуль (Дж). Совершая механическую работу, тело или система тел переходят из одного состояния в другое. Состояние механической системы определяется радиусами-векторами или координатами тел и их скоростями. При изменении состояния тела или системы тел их энергия меняется. Работа, совершенная телом или системой тел при этом, является мерой изменения их энергии. Запас энергии тела (системы тел) определяется наибольшей работой, которую может совершить тело (система тел). Совершение работы силами связано с изменением энергии: если система тел совершает работу над внешними телами, то энергия системы тел уменьшается. Например, механические (пружинные) часы работают в течение определенного промежутка времени, так как энергия пружины расходуется на совершение работы по преодолению сил трения колесиков, стрелок, механизма часов; если внешние силы (внешние тела) совершают работу над системой тел, то энергия системы тел увеличивается. Чтобы механические часы работали, их надо завести, т. е. внешние силы должны совершить работу по деформации пружины часов. Механическая энергия – физическая величина, которая является функцией скоростей и взаимного расположения тел. 7.4. Работа и кинетическая энергия Пусть материальная точка под действием силы  перемещается из начальной точки 1 в конечную точку 2 по некоторой траектории. Можно показать, что работа А, совершенная силой на данном перемещении, равна ,где v1 – начальная, а v2 – конечная скорости точки. Букву А мы снабдили индексами 1, 2, чтобы подчеркнуть, что речь идет о работе при перемещении материальной точки из начального положения 1 в конечное положение 2. Величина  называется кинетической энергией материальной точки. С помощью этого понятия полученный результат запишется в виде  . Таким образом, работа силы при перемещении материальной точки равна приращению кинетической энергии этой точки. Кинетическая энергия материальной точки (тела) является, т. о., мерой механического движения и зависит от скорости движения точки (тела). Полученный результат без труда обобщается на случай произвольной системы материальных точек. Кинетической энергией системы называется сумма кинетических энергий материальных точек, из которых эта система состоит или на которые ее можно мысленно разделить. Напишем соотношение для каждой материальной точки системы, а затем все такие соотношения сложим. В результате снова получится формула , но уже не для одной материальной точки, а для системы материальных точек. Под A надо понимать сумму работ всех сил, как внутренних, так и внешних, действующих на материальные точки системы. Таким образом, работа всех сил, действующих на систему материальных точек, равна приращению кинетической энергии этой системы. 7.5. Консервативные и неконсервативные силы Все силы, встречающиеся в механике, принято разделять на консервативные и неконсервативные. Прежде чем вводить эти понятия, рассмотрим некоторые примеры. В  ычислим сначала работу силы тяжести, которую она совершает при переходе материальной точки из положения 1 в положение 2 вдоль прямолинейного отрезка 12. Примером может служить скольжение без трения материальной точки по гладкой наклонной плоскости. Очевидно, эта работа равна  , или  где h1 и h2 – высоты, на которых находилась материальная точка в начале и конце пути, отсчитанные от какого-либо произвольного уровня, например от земной поверхности или от уровня моря. Д  анная формула остается справедливой и при перемещении вдоль произвольной кривой, например по пути 132. Таким образом, работа силы тяжести не зависит от формы пути, а определяется только начальным и конечным положениями перемещающейся точки.Такие силы называются консервативными. Силы, работа которых зависит от пути, по которому тело переходит из начального положения в конечное, называются неконсервативными. |