Главная » Просмотр файлов » Конспект лекций_ФИЗИКА_1сем

Конспект лекций_ФИЗИКА_1сем (1175197), страница 6

Файл №1175197 Конспект лекций_ФИЗИКА_1сем (А.Е. Тарасов - Электронный учебно-методический комплекс по физике для РТФ (2012)) 6 страницаКонспект лекций_ФИЗИКА_1сем (1175197) страница 62020-08-22СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

это сила,приложенная к телу, – сила инерции второго рода. Она фиктивна – ее нет.Сила же, приложенная к связи и направленная по радиусу от центра, называетсяцентробежной.Помните, что центростремительная сила приложена к вращающемуся телу, ацентробежная сила – к связи.СилагравитационногопритяжениянаправленакцентруЗемли.Сила реакции опоры (нормального давления) направлена перпендикулярно к поверхностидвижения.Центробежная сила – сила инерции первого рода.

Центробежной силы, приложеннойк вращающемуся телу, не существует.С точки зрения наблюдателя, связанного с неинерциальной системой отсчета, он неприближается к центру, хотя видит, что Fцс действует (об этом можно судить попоказанию пружинного динамометра). Следовательно, с точки зрения наблюдателя внеинерциальной системе есть сила, уравновешивающая Fцс, равная ей по величине ипротивоположная по направлению:33т.к. an = ω2R (здесь ω – угловая скорость вращения камня, а υ – линейная), тоFцб = m ω2R.(1.1.46)Все мы (и физические приборы тоже) находимся на Земле, вращающейся вокруг оси,следовательно, в неинерциальной системе (рис 1.1.20).Рис. 1.1.20R = RЗ cosφ φ – широта местности);ω – угловая скорость вращения Земли.Сила тяжести есть результат сложения двух сил:значит и mg ) зависит от широты местности:и, таким образом g (а,где g = 9,80665 м/с2 – ускорение свободного падения тела. Направлено g точно к центрутолько на полюсе и на экваторе.34ЛЕКЦИЯ 51.1.17.

Кинетическая энергия. Работа и мощностьУравнение движения тела под действием внешней силы имеет вид (рис. 1.1.21)или, в проекции на направление движения,(1.1.47),Рис. 1.1.21Умножив обе части равенства (1.1.47) на, получим.Левая часть равенства есть полный дифференциал некоторой функции:,Если система замкнута, тои Fτ = 0. Тогда иЕсли полный дифференциал некоторой функции, описывающей поведение системы,равен нулю, то эта функция может служить характеристикой состояния данной системы.Функция состояния системы, определяемая только скоростью ее движения,называется кинетической энергией.(1.1.48)Кинетическая энергия системы есть функция состояния движения этой системы. K –аддитивная величина:K – относительная величина, её значение зависит от выбора системы координат (так жеυ–относительнаявеличина).какиЭнергия измеряется в СИ в единицах произведения силы на расстояние, т.е.

вньютонах на метр. 1 Н·м = 1 Дж.Кроме того, в качестве единицы измерения энергии используется внесистемная единица –электрон-вольт (эВ). 1 эВ = 1,6·1019 Дж.35При решении задач полезна формула, связывающая кинетическую энергию симпульсом p. Получим её:отсюда(1.1.49)Теперь рассмотрим связь кинетической энергии с работой.Если постоянная сила действует на тело, то оно будет двигаться в направлении силы.Тогда элементарная работа по перемещению тела из точки 1 в точку 2, будет равнапроизведению силы F на перемещение dr :dA = F dr, отсюда,,Окончательно получаем:.Следовательно, работа силы, приложенной к телу на пути r, численно равна изменениюкинетической энергии этого тела:(1.1.50)Или изменение кинетической энергии dK равно работе внешних сил:dK = dA.Работа, так же как и кинетическая энергия, измеряетсяСкорость совершения работы (передачи энергии) называется мощность.вджоулях.Мощность есть работа, совершаемая в единицу времени.Мгновенная мощность, илиСредняя мощностьИзмеряется мощность в ваттах.

1 Вт = 1 Дж/с.1.1.18. Консервативные силы и системыКроме контактных взаимодействий, наблюдаются взаимодействия между телами,удаленными друг от друга. Подобное взаимодействие осуществляется посредством36физических полей (особая форма материи). Каждое тело создает вокруг себя поле, котороепроявляет себя именно воздействием на другие тела.Силы, работа которых не зависит от пути, по которому двигалось тело, а зависит отначального и конечного положения тела, называются консервативными.Обозначим A – работа консервативных сил, по перемещению тела из точки 1 в точку 2(рис.

1.1.22).Рис. 1.1.22. Перемещение тела из точки 1 в точку 2A 1a2 = A 1b2 = A 1l2 = A 12Изменение направления движения на противоположное вызывает изменение знакаработы консервативных сил. Отсюда следует, что работа консервативных сил вдользамкнутой кривой равна нулю:,Интеграл по замкнутому контуру S(1.1.51)называется циркуляцией вектора.Следовательно, если циркуляция какого-либо вектора силы равна нулю, то эта силаконсервативна.Консервативные силы: сила тяжести, электростатические силы, силы центральногостационарного поля.Неконсервативные силы: силы трения, силы вихревого электрического поля.Консервативная система – такая, внутренние силы которой только консервативные,внешние – консервативны и стационарны.Пример консервативных сил – гравитационные силы (рис.

1.1.23).Рис. 1.1.23. Подъем тела на высоту h37Работа по подъему тела массы m на высоту h равна:.С другой стороны,, где α – угол между силой и направлениемперемещения.Таким образом, из примера видно, что работа не зависит от формы пути, значит, силыконсервативны, а поле этих сил потенциально.1.1.19. Потенциальная энергияЕсли на систему материальных тел действуют консервативные силы, то можно ввестипонятие потенциальной энергии.Работа, совершаемая консервативными силами при изменении конфигурациисистемы, то есть при изменении положения тел относительно системы отсчета, не зависитот того, как было осуществлено это изменение. Работа определяется только начальной иконечной конфигурациями системы.A12 = U1 – U2.(1.1.52)Здесь потенциальная энергия U (х, у, z) – функция состояния системы, зависящая толькоот координат всех тел системы в поле консервативных сил.Итак, K определяется скоростью движения тел системы, а U – их взаимнымрасположением.Из (1.1.52) следует, что работа консервативных сил равна убыли потенциальнойэнергии:dA = – dU.Нет единого выражения для U.

В разных случаях она определяется по-разному.1.1.20. Потенциальная энергия при гравитационном взаимодействииРабота тела при падении A = mgh, или A = U – U0.Условились считать, что на поверхности Земли h = 0, U0 = 0. Тогда A = U, т. е.A = mgh.(1.1.53)Для случая гравитационного взаимодействия между массами M и m, находящимися нарасстоянии r друг от друга, потенциальную энергию можно найти по формуле.(1.1.54)На рис. 1.1.24 изображена диаграмма потенциальной энергии гравитационногопритяжения масс M и m.38Рис. 1.1.24Здесь полная энергия E = K + E.Отсюда легко найти кинетическую энергию: K = E – U.1.1.21. Потенциальная энергия упругой деформации (пружины)Найдём работу, совершаемую при деформации упругой пружины.Сила упругости Fупр = –kx, где k – коэффициент упругости. Сила непостоянна,поэтому элементарная работаdA = Fdx = –kxdx.(Знак минус говорит о том, что работа совершена над пружиной).

Тогда(1.1.55).т.е. A = U1 – U2. Примем: U2 = 0, U = U1, тогда(1.1.56).На рис. 1.1.25 показана диаграмма потенциальной энергии пружины.39Рис. 1.1.25Здесь E = K + U – полная механическая энергия системы, К – кинетическая энергия вточке x1.1.1.22. Связь между потенциальной энергией и силойПространство, в котором действуют консервативные силы, называется потенциальнымполем.Каждой точке потенциального поля соответствует некоторое значение силы F ,действующей на тело, и некоторое значение потенциальной энергии U.

Значит, между, с другой стороны, dA = –dU,силой F и U должна быть связьследовательно, отсюда(1.1.57).Проекции вектора силы на оси координат:Вектор силы можно записать через проекции:,(1.1.58)F = –grad U,где.Градиент – это вектор, показывающий направление наибыстрейшего измененияфункции. Следовательно, векторU.направлен в сторону наибыстрейшего уменьшения40ЛЕКЦИЯ 61.1.23. Закон сохранения механической энергииВ 40-х годах XIX в. трудами Р. Майера, Г. Гельмгольца и Дж. Джоуля (в разное время инезависимо друг от друга) был доказан закон сохранения и превращения энергии.Рассмотримсистему,состоящуюизN-частиц.Силы взаимодействия между частицами– консервативные. Кроме внутреннихсил, на частицы действуют внешние консервативные и неконсервативные силы, т.е.рассматриваемая система частиц или тел консервативна. Тогда для этой системы можнонайти полную энергию системы:.(1.1.59)Для механической энергии закон сохранения звучит так: полная механическая энергияконсервативнойсистемыматериальныхточекостаётсяпостоянной.Для замкнутой системы, т.е.

для системы, на которую не действуют внешние силы,можно записать:.(1.1.60)т.е. полная механическая энергия замкнутой системы материальных точек, междукоторыми действуют только консервативные силы, остаётся постоянной.Если в замкнутой системе действуют неконсервативные силы, то полная механическаяэнергия системы не сохраняется – частично она переходит в другие виды энергии,неконсервативные.Система, в которой механическая энергия переходит в другие виды энергии,называется диссипативной, сам процесс перехода называется диссипацией энергии.В диссипативной, изолированной от внешнего воздействия системе остаётсяпостоянной сумма всех видов энергии (механической, тепловой и т.д.) Здесь действуетобщий закон сохранения энергии.Этот процесс хорошо демонстрирует маятник Максвелла (рис. 1.1.26).Рис.

1.1.26. Маятник Максвелла41Роль консервативной внешней силы здесь играет гравитационное поле. Маятникпрекращает свое движение из-за наличия внутренних неконсервативных сил (сил трения,сопротивления воздуха).1.1.24. Абсолютно упругий ударПри абсолютно неупругом ударе закон сохранения механической энергии не работает.Применим закон сохранения механической энергии для расчета скорости тел приабсолютно упругом ударе – ударе, при котором не происходит превращениямеханической энергии в другие виды энергии.На рисунке 1.1.27 изображены два шара m1 и m2.Рис.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
1,79 Mb
Тип материала
Предмет
Высшее учебное заведение

Список файлов учебной работы

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6552
Авторов
на СтудИзбе
299
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее