Основные понятия и формулы

В механике под работой понимают скалярную физическую величину, характеризующую действие силы на определённом перемещении. Численно работа равна произведению модуля силы на модуль перемещения и на косинус угла между ними:

A = F ·S·cos α. Единица измерения работы – Джоуль (1 Дж).

Одну и ту же работу различные двигатели могут совершать за разное время. Мощность характеризует быстроту совершения работы.

Под мощностью понимают отношение работы ко времени, в течение которого она была выполнена. Единица измерения мощности - Ватт (1 Вт).

, где Р – мощность или , учитывая, что - скорость, то .

Физика изучает различные виды движения материи. Причём различные виды движения материи могут переходить друг в друга.

Поскольку возможен такой переход, должна существовать такая мера движения материи, которая была бы применима к любой её форме. Такой наиболее общей мерой и является энергия.

Энергия – это физическая величина, являющаяся количественной мерой движения и взаимодействия всех видов материи. Равна работе, которую может совершить тело или система тел при переходе из данного состояния на нулевой уровень.

В механике различают два вида энергии: кинетическую и потенциальную. Единица измерения энергии - Джоуль (1 Дж).

Кинетическая энергия – это энергия, которой обладает тело вследствие своего движения.

Пусть тело массой m под действием силы F за время t изменило свою скорость по модулю от ₁ до ₂. Определим, какая при этом была совершена работа.

A=FS;  F=mα= ; S= _срt=

Но работа – мера изменения энергии: A= .

Поэтому кинетическая энергия E_к = .

Потенциальная энергия – энергия, которой обладают тела благодаря взаимному расположению вследствие взаимодействия друг с другом.

1) Потенциальная энергия тела, поднятого над Землёй.

A= mg (h₁-h₂)= mgh₁- mgh₂, A= -(mgh₂-mgh₁), E_п=mgh

Знак «минус» означает, что в результате действия силы тяжести потенциальная энергия тела в поле тяготения уменьшается.

2) Потенциальная энергия деформированной пружины.

A = F_ср (x₁-x₂), F_ср=  , A= -(  - .

Следовательно, E_п= .

Один вид движения материи может переходить в другой и наоборот. Само движение, как форма существования материи, - неуничтожимо. Поэтому в различных процессах должна сохраняться и её характеристика – энергия.

Энергия не создаётся и не исчезает, а лишь передаётся от одного тела к другому или превращается из одного вида в другой в равных количествах.

- (E_p2 - E_p1) = E_к2 - E_к1,   E_к1 + E_p1 = E_к2 + E_p2

                           E_к+E_p= const

Задание 1. Ответьте на вопросы:

1. Какая энергия называется кинетической?

2. Какая энергия является мерой взаимодействия тел?

3. Может ли потенциальная энергия быть отрицательной?

4. Что понимают под полной механической работой? Всегда ли в замкнутой системе полная механическая энергия сохраняется?

5. Тело брошено вертикально вверх. Изменяется ли полная механическая энергия? Какие взаимные превращения механической энергии происходят при движении тела, если сил сопротивления не действует?