Кинетическая энергия. Работа. Мощность.
Энергия – скалярная величина · является количественной мерой различных форм движения материи и соответствующих им взаимодействий. Движение – неотъемлемое свойство материи. Поэтому любое тело, любая система тел и полей обладают энергией. · характеризует возможные изменения движения системы. Эти изменения происходят вследствие взаимодействия между частями системы, а также между системой и внешней средой. Для различных форм движения и соответствующих им взаимодействий в физике вводят различные виды энергии – механическую, внутреннюю, электрическую и т.д. В механике различают два вида механической энергии: кинетическую и потенциальную. Кинетической энергией механической системы называется энергия механического движения этой системы. Изменение механического движения системы происходит только под действием приложенной к ней силы. Поэтому дляотыскания вида функции кинетической энергии воспользуемся вторым законом Ньютона. Рассмотрим простейшую систему, состоящую из одной частицы (материальной точки). Уравнение движения частицы умножим на перемещение получаем . (4.1) Здесь - приращение скорости частицы за время . Левую часть выражения (4.1) приведем к виду: (4.2) Тогда имеем: Если система замкнута, то , и , а сама величина остается постоянной. (4.3) Эта величина и называется кинетической энергией. В случае изолированной частицы кинетическая энергия сохраняется и является интегралом движения. Умножив на массу частицы числитель и знаменатель выражения (4.3) и воспользовавшись определением импульса, получаем: Кинетическая энергия механической системы, состоящей из частиц, равна сумме кинетических энергий отдельных частиц: . Если на частицу действует сила , кинетическая энергия не остается постоянной. Согласно (4.2), приращение кинетической энергии частицы за время в этом случае равно скалярному произведению - перемещение частицы за время ). Величина называется работой, совершаемой силой на пути , где - модуль перемещения . Проинтегрировав выражение (4.2) вдоль траектории от точки 1 до точки 2, получаем: .
|