Законы сохранения. Основные положения

Взаимодействие тел происходит в пространстве и во времени ВременнОй характеристикой действия силы является произведение силы на длительность ее действия — импульс силы FΔt.

Единица импульса силы — ньютон-секунда (Н с)

Импульс силы определяет изменение импульса тела р

Импульс тела — векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость:

Соответственно

где v0 — скорость тела в начальный момент времени

Единица импульса тела — килограмм-метр в секунду (кг м/с).

Импульс системы тел — векторная сумма импульсов тел, входящих в систему.

Замкнутая система — система тел, для которой равнодействующая внешних сил равна нулю.

Закон сохранения импульса: суммарный импульс замкнутой системы тел остается постоянным при любых взаимодействиях тел системы между собой.

Сохранение импульса отражает один из типов симметрии физического пространства — его однородность.

Закон сохранения импульса — теоретическая основа реактивного движения.

Однородность пространства означает, что параллельный перенос замкнутой системы на некоторое расстояние не влияет на взаимодействие тел системы. Пространственной характеристикой действия силы является работа силы — произведение проекции силы на ось X на перемещение по этой оси.

где F — модуль силы, Δх — модуль перемещения, α — угол между силой и перемещением.

Единица работы — джоуль (Дж), 1 Дж = 1 кг м22.

В механике силы делят на две группы. потенциальные и непотенциальные

Потенциальная сила — сила, работа которой при перемещении тела зависит только от начального и конечного положений тела в пространстве. Для непотенциальной силы работа зависит от траектории движения тела между начальным и конечным положениями тела. Потенциальная энергия тела в данной точке — скалярная физическая величина, равная работе, совершаемой потенциальной силой при перемещении тела из этой точки в точку, принятую за начало отсчета потенциальной энергии. Потенциальная энергия тела на высоте Н над поверхностью Земли

Принцип минимума потенциальной энергии: любая замкнутая система стремится перейти в такое состояние, в котором ее потенциальная энергия минимальна. Потенциальная энергия тела в поле тяжести Земли, находящегося на расстоянии r от ее центра

где М — масса Земли. Потенциальная энергия упругодеформированной пружины жесткостью k, растянутой на величину х:

Кинетическая энергия тела — скалярная величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости:

Соответственно

где v0 — скорость тела в начальный момент времени

Теорема о кинетической энергии: изменение кинетической энергии тела равно работе всех сил, действующих на тело:

Средняя мощность — скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, за который она совершена.

Единица мощности — ватт (Вт),

1 Вт = 1 Дж/с.

Мгновенная мощность равна произведению проекции силы, действующей на тело, и проекции скорости в направлении его перемещения.

Полная механическая энергия системы — сумма ее кинетической и потенциальной энергий

Кинетическая энергия — энергия, обусловленная движением тела Потенциальная энергия — энергия взаимодействия тела с другими телами.

Закон изменения полной механической энергии: изменение механической энергии системы равно работе всех непотенциальных сил

Консервативная система — механическая система, в которой действуют только потенциальные силы. Закон сохранения механической энергии: в замкнутой консервативной системе полная механическая энергия сохраняется (не изменяется со временем).

Кинетическая энергия может переходить в потенциальную и обратно в равных количествах Сохранение механической энергии является следствием однородности времени.

Однородность времени означает, что одинаковые физические эксперименты, поставленные в различные моменты времени, дают одинаковые результаты

Абсолютно неупругий удар — столкновение, при котором тела в результате взаимодействия движутся как единое целое При таком ударе кинетическая энергия системы не сохраняется. Абсолютно упругий удар — столкновение, при котором деформация тел оказывается обратимой, т е. тела восстанавливают свою форму.

В результате абсолютно упругого столкновения одинаковые шары обмениваются компонентами скорости вдоль линии, соединяющей их центры

Наверх