Механика. Молотков Н.Я - 63 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

63
3. РАБОТА И МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ
3.1. ПОНЯТИЕ ОБ ЭНЕРГИИ, РАБОТЕ И МОЩНОСТИ
В разделе 2.3 мы ввели понятие импульса тела
vmP =
, который
является мерой его поступательного движения. Однако эта динамиче-
ская характеристика не может служить универсальной мерой для всех
форм движения. Приведём следующий пример. Пусть массивный диск
равномерно вращается вокруг неподвижной оси симметрии. Любая
произвольная материальная точка
i
, не лежащая на оси диска, имеет
импульс
iii
mP v= , не равный нулю. Однако векторная сумма импуль-
сов всех точек диска равна нулю при любой скорости вращения. Объ-
ясняется это тем, что для любой точки i имеется диаметрально проти-
воположная точка
k
той же массы, вектор скорости которой
ik
vv −=
направлен противоположно.
Единой мерой различных форм движения является энергия. Энер-
гия системы тел количественно характеризует эту систему с точки
зрения возможных в ней количественных и качественных превраще-
ний и изменений движения. Энергия тела или системы тел не зависит
от предыстории и определяется динамическими характеристиками
этих тел в данный момент времени. Поэтому принято говорить, что
тела обладают запасом энергии, являющейся мерой его движения.
Энергия является функцией состояния системы. В разделе 2.1 отмеча-
лось, что возникновение и превращение механического движения мо-
жет происходить только под действием сил. Следовательно, под дей-
ствием сил происходит изменение энергии тела. Процесс изменения
энергии тела под действием силы называется процессом совершения
работы, а величина приращения энергии в этом процессе называется
механической работой, совершаемой силой. Опыт показывает, что
сила, приложенная к телу, совершает работу только в том случае, если
это тело перемещается. При прямолинейном поступательном движе-
нии тела (рис. 3.1) работа, совершаемая постоянной силой
F
, тем
больше, чем больше составляющая силы
τ
F
– касательная к траекто-
рии, и чем больше путь
S
, пройденный телом за время действия силы
α==
τ
cosFSSFA
, (3.1.1)
где
α
– угол между векторами
F
и
S
.
Механическая работа силы
F
не совер-
шается в двух случаях: во-первых, при
0
=
S
; во-вторых, при
=
α
90°.
В последнем случае вектор силы оказы-
Рис. 3.1

Страницы