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 м2/с2.
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