Работа и механическая энергия презентация

Содержание


Презентации» Физика» Работа и механическая энергия
Лекция 3а. Работа и механическая энергия
 Курс физики для студентов 1-2Работа постоянной силы
 Работа − это количественная характеристика процесса обмена энергиейРабота переменной силы
 В случае переменной силы водится понятие элементарной работыРабота силы при вращении
 Найдем работу силы при вращательном движении вокругМощность
 Для характеристики скорости совершения работы вводят понятие мощности. 
 СредняяКинетическая энергия.  Теорема об изменении кинетической энергии
 Вывод: работа силыКинетическая энергия при вращении тела
 При вращательном движении тела скорости точекСравнение характеристик поступательного и вращательного движения
 Сопоставим основные величины и уравнения,Консервативные и неконсервативные силы
 Среди неконсервативных сил выделяют диссипативные и гироскопическиеПонятия потенциальной энергии и потенциального поля
 Потенциальная энергия П (или Wp)Связь между силой и энергией потенциального поля
 Взаимодействие в консервативной системеПримеры нахождения потенциальной энергии: гравитационная сила 
 Найдем потенциальную энергию телаПримеры нахождения потенциальной энергии:  сила упругости и сила тяжести
 НайдемЗакон сохранения механической энергии
 Пусть на материальные точки системы действуют толькоСпасибо за внимание!
 Курс физики для студентов 1 курса БГТУ
 Кафедра



Слайды и текст этой презентации
Слайд 1
Описание слайда:
Лекция 3а. Работа и механическая энергия Курс физики для студентов 1-2 курса БГТУ Заочный факультет для специальностей ЛИД, ТДП, ТДПС, МОЛК, МОЛКС Кафедра физики БГТУ доцент Крылов Андрей Борисович


Слайд 2
Описание слайда:
Работа постоянной силы Работа − это количественная характеристика процесса обмена энергией между взаимодействующими телами. Рассмотрим вариант, когда тело движется прямолинейно и на него действует постоянная сила. Работой A, совершаемой постоянной силой F, называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения s, умноженному на косинус угла α между векторами силы и перемещения:

Слайд 3
Описание слайда:
Работа переменной силы В случае переменной силы водится понятие элементарной работы δA. Элементарной работой δA, совершаемой переменной силой dF, называется физическая величина, равная скалярному произведению векторов силы и элементарного перемещения dr:

Слайд 4
Описание слайда:
Работа силы при вращении Найдем работу силы при вращательном движении вокруг оси ОМ. Воспользуемся тем, что скорость точки при вращательном движении связана с угловой скоростью вращения соотношением:

Слайд 5
Описание слайда:
Мощность Для характеристики скорости совершения работы вводят понятие мощности. Средняя мощность равна работе за единицу времени:

Слайд 6
Описание слайда:
Кинетическая энергия. Теорема об изменении кинетической энергии Вывод: работа силы идет на приращение некоторой величины (стоящей в скобках), которую называют кинетической энергией тела. Таким образом, кинетическая энергия − это энергия тела, обусловленная его механическим движением. Для тела массой m двигающегося поступательно со скоростью кинетическая энергия определяется соотношением:

Слайд 7
Описание слайда:
Кинетическая энергия при вращении тела При вращательном движении тела скорости точек тела связаны с угловой скоростью вращения соотношением: vi=ωri, где ri - расстояние от точек тела до оси вращения. Тогда кинетическая энергия тела при вращательном движении:

Слайд 8
Описание слайда:
Сравнение характеристик поступательного и вращательного движения Сопоставим основные величины и уравнения, определяющие поступательное движение тела и его вращение вокруг неподвижной оси:

Слайд 9
Описание слайда:
Консервативные и неконсервативные силы Среди неконсервативных сил выделяют диссипативные и гироскопические силы. 1) Диссипативные силы. К ним относятся, в частности, силы трения и силы сопротивления среды. Полная работа этих сил является отрицательной. При наличии сил трения и сопротивления энергия механической системы уменьшается, переходя во внутреннюю энергию тел, что приводит к их нагреванию. Такой процесс называют диссипацией энергии, а силы называют диссипативными. 2) Гироскопические силы. Эти силы зависят от скорости движения материальной точки и действуют перпендикулярно к этой скорости. Работа таких сил всегда равна нулю, однако от консервативных сил они отличаются тем, что определяются не только положением точки, но и ее скорости. Примером такой силы является сила Лоренца. Сила Лоренца − это сила, действующая на заряженную частицу q, движущуюся со скоростью v, в магнитном поле с индукцией B:

Слайд 10
Описание слайда:
Понятия потенциальной энергии и потенциального поля Потенциальная энергия П (или Wp) - часть общей механической энергии системы, зависящей от взаимного расположения материальных точек системы и их положения во внешнем силовом поле. Из определения следует, что потенциальная энергия системы не должна зависеть от того, каким образом данная конфигурация частиц системы возникла. Это значит, что понятие потенциальной энергии имеет смысл лишь в том случае, когда на материальные точки системы действуют только консервативные силы. Изменение потенциальной энергии системы должно определяться только работой консервативных сил. Другими словами, работа консервативных сил при переходе из состояния 1 в состояние 2 равна убыли потенциальной энергии: А=-(П2-П1)=-ΔП Таким образом, силовое поле консервативных сил является потенциальным полем. Поле силы – это область пространства, в каждой точке которого на помещенную туда частицу действует сила, закономерно меняющаяся от точки к точке. Примером может служить поле силы тяжести Земли или поле сил сопротивления в потоке жидкости (газа). Если сила в каждой точке силового поля не зависит от времени, то такое поле называют стационарным. Ясно, что силовое поле, стационарное в одной системе отсчета, в другой системе может оказаться и нестационарным. В стационарном силовом поле сила зависит только от положения частицы. Потенциальное поле – это стационарное силовое поле, в котором работа силы поля на пути между двумя любыми точками не зависит от формы пути, а зависит только от положения этих точек. Силы потенциального поля обязательно консервативные. Если это условие не выполняется, то силовое поле не является потенциальным. Силовое поле представляет собой особую форму существования материи, посредством которой осуществляются гравитационное, электромагнитное, ядерное и другие взаимодействия.

Слайд 11
Описание слайда:
Связь между силой и энергией потенциального поля Взаимодействие в консервативной системе может быть описано с помощью потенциальной энергии П либо с помощью сил F взаимодействия точек системы. Поэтому между потенциальной энергией и силой, действующей на материальную точку, должна существовать определенная взаимосвязь. Потенциальная энергия системы является функцией координат П(x, y, z).

Слайд 12
Описание слайда:
Примеры нахождения потенциальной энергии: гравитационная сила Найдем потенциальную энергию тела массы m, находящегося в гравитационном поле Земли. На тело действует гравитационная сила притяжения, направленная к центру Земли Учитывая направление силы, ее вектор можно записать в виде:

Слайд 13
Описание слайда:
Примеры нахождения потенциальной энергии: сила упругости и сила тяжести Найдем потенциальную энергию тела массы m, находящегося в поле силы упругости (пружины). Для этого рассмотрим колебания пружины вдоль оси х и вычислим работу силы упругости при деформации пружины от х1 до х2. Учитывая, что сила упругости направлена в сторону, противоположную деформации, элементарная работа силы упругости:

Слайд 14
Описание слайда:
Закон сохранения механической энергии Пусть на материальные точки системы действуют только консервативные силы. Тогда при переходе системы из одного состояния работа консервативных сил равна: А=К2-К1 или А=-(П2-П1). Тогда К2-К1 =-(П2-П1), значит: К2+П2=К1+П1=const Величину E = К + П называют полной механической энергией системы. Отсюда следует закон сохранения полной механической энергии: полная механическая энергия системы, на материальные точки которой действуют только консервативные силы, с течением времени не изменяется: Е=const.

Слайд 15
Описание слайда:
Спасибо за внимание! Курс физики для студентов 1 курса БГТУ Кафедра физики БГТУ доцент Крылов Андрей Борисович


Скачать презентацию на тему Работа и механическая энергия можно ниже:

Похожие презентации