РАБОТА И МОЩНОСТЬ СИЛЫ

1.Кинематика;

·         Кинематика точки;

·         Вектора;

·        Ускорение

·        Свободное падение;

·         Движение по окружности;

·         Относительность движения;

·         Обобщающие задачи по кинематики

2.Динамики:

·              Законы Ньютона;

·              Силы в механике;

·              Неинерциальные системы отсчета;

·              Обобщающие задачи по динамики;

3.Импульс, работа и энергия:

·              Закон сохранения импульса;

·              Работа и мощность силы;

·              Кинетическая и потенциальная энергия тела.

·              Закон сохранения энергии;

·              Обобщающие задачи по законам сохранения;

4.Статика

·                  Виды движения абсолютно твёрдого тела

·                  Статика;

·                  Гидростатика;

·                  Механика деформируемых тел

·                  Обобщающие задачи по статике.

Любой пример, будь то поднятие груза с растяжением пружины или движение тележки по шероховатой поверхности требует приложения силы, которая движется вместе с телом. Мы тянем груз вверх вдоль направления его движения, оттягиваем конец пружины вдоль направления ее растяжения. Так как же измерить ту энергию, которую мы тратим на приложение силы.

Возьмем например расход топлива в шахте при поднятии груза на какую – либо высоту. Предположим, что груз массой M, надо поднять по вертикали на высоту H. Возьмем сначала груз массой 1 кг. и поднимем его на высоту 1 метр, тогда очевидно, что и для поднятия груза еще на один метр, потребуются точно такие же затраты. Тогда при поднятии груза 1 кг. на высоту H потребуется топлива в H раз больше. Поднятие груза массой M подобно поднятию M грузов массой 1 кг. Поэтому, что бы найти затраты топлива на поднятие груза массой M на высоту H можно разложитьна два этапа – поднятие 1 кг. на H метров, а каждую из этих частей тоже делим на три самостоятельных этапа, где каждый есть поднятие 1 кг на 1 метр. Из выше перечисленных рассуждений следует, что для поднятия груза массой M на высоту H потребуется топлива в M*H раз больше, чем для поднятия одного килограмма на один метр. Таким образом потребуется M*H кгм (килограммометров); 1 кгм означает

1 кг (сила) * 1 м (расстояние)

Представим себе, что работа производится бригадой одинаковых демонов, каждый из которых переносит 1 кг. с одной степеньки на другую, находящуюся на 1 м. выше, а второй – с этой ступеньки на следующую, при этом все они съедают одинаковый кусок пищи. Тогда полный расход пищи демонами равен произведению веса груза на высоту, а это является произведением силы на расстояние.

Но можно ли применять это по отношению к машинам, превращающим топливо в работу? Пусть механизму “все равно”, что происходит на другом конце веревки, тогда естественно ожидать, что при одинаковой силе тяги и отрезке веревки будет израсходовано одинаковое количество топлива. Таким образом мера использованного топлива опять равна:

Сила * расстояние

Таким образом работа – это показатель того, сколько энергии перешло из одной формы в другую или с одного места на другое. При этом работа может быть как положительной, так и отрицательной, что показывает сколько энергии приобретено или отдано телом.

Понятно, что если вектора силы и перемещения не совпадают по направлению, то работа равна проекции силы на ось перемещения, то есть:

A = F * cosα * | Δr |

 Аналогично, если на тело действует несколько сил:

A = Fрез * cosα * | Δr |

Работа зависит от системы отсчета, это видно из определения работы. Графически работа может быть представлена как площадь под графиком F (x) или А = ∫ F(x) dx cosα.

Работа силы упругости.

Вычислим работу, которая совершается при растяжении или сжатии пружины. Пусть пружина переместилась из точки с координатой x1 в точку с координатой x2. При этом на пружину помимо силы тяги действуют силы упругости пружины, равные этой силе по модулю:

F = k | x |

При этом эта сила изменяется, так как меняется длина растяжения.

 Таким образом работа равна заштрихованной площади на графике:

A= (x1 – x2)(F1 + F2)/2

x1 – x2 = -Δx

F1+F2 = Fрез.

Fрез = k*Δx

A = - kΔx^2/2

Работа  гравитационных сил.

Рассмотрим работу, которая нужна по переносу на малое расстояние Δr точечного тела массой m1, котрое взаимодействует с неподвижным точечным телом массой m2.

Ф = - А / Δк /б где / Δк / = к2 – к1

Ф = - (Уз1 – Уз2)

/ Δк / ББ к2

/ Δк / ББ к1

ð     Уз = - П*ь1*ь2.к