Законы сохранения к задачнику по физике за 10-11 классы «Физика. 10-11 класс. Пособие для общеобразовательных учебных заведений» Рымкевич А.П.
Импульсом тела p называется произведение массы тела m на его скорость v :
Через импульс второй закон Ньютона может быть записан в виде
где F — сила, действующая на тело за время Δt, Δp — изменение импульса тела.
Отсюда следует, что если на тело или систему тел не действуют внешние силы, то импульс этого тела или системы тел сохраняется. Это утверждение называется законом сохранения импульса.
Работой A силы F по перемещению s называется произведение Fs cosα, где α — угол между векторами F и s. Кинетическая энергия Ек характеризует движущееся тело, она выражается формулой:
где m — масса тела, v — скорость тела.
Потенциальная энергия Еп характеризует взаимодействие тел. Полной энергией Е называется сумма потенциальной энергии Еп и кинетической энергии Ек.
Можно доказать следующую формулу, которая называется законом изменения энергии:
где Ек1 — начальная кинетическая энергия, Еп1 — начальная потенциальная энергия, Ек2 — конечная кинетическая энергия, Еп2 — конечная потенциальная энергия, A — работа внешних сил. Если A = 0, то полная энергия сохраняется. Ек1 + Еп1 = Ек2 + Еп2 или
где Ек1 — начальная кинетическая энергия, Еп1 — начальная потенциальная энергия, Ек2 — конечная кинетическая энергия, Еп2 — конечная потенциальная энергия, A — работа внешних сил. Если A = 0, то полная энергия сохраняется. Ек1 + Еп1 = Ек2 + Еп2 или
Е1 = Е2,
где Е1 — начальная полная энергия, Е2 — конечная полная энергия.
Это утверждение называется законом сохранения энергии. Не следует забывать, что работа A равна нулю не только, когда равны нулю сила F или перемещение s, но и когда α = 90°, т.к. cos 90°=0.
Если тело массы m поднято на небольшую высоту h над поверхностью Земли, то оно обладает потенциальной энергией Еп = mgh,
где g — ускорение свободного падения.
Пружина жесткости k, сжатая или растянутая на Δх обладает потенциальной энергией:
Мощностью N называется отношение работы А ко времени t,за которое она совершена:
Коэффициентом полезного действия η называется отношение полезной работы Ап к работе затраченной Аз:
Коэффициент полезного действия всегда меньше 1.