 |
Силы упругости и силы трения.
|
|
|
|
1. Сила упругости:
она возникает при деформации тела, когда тело стремится восстановить свою первоначальную форму и размеры.
Сила упругости пропорциональна изменению размера тела и направлена в сторону восстановления первоначального размера – закон Гука.
F= к Δ ℓ, где Δ ℓ - изменение размера [м]
к – модуль упругости [Н/м]
F – сила [Н]
2. Сила трения
возникает при соприкосновении тел и всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения.
Fтр = 
, μ – коэффициент трения
N – сила давления тела на опору[Н]
Сила трения покоя – это сила, которая мешает сдвинуть с места тяжелый предмет.
Сила трения скольжения возникает, когда одно тело скользит по поверхности другого и мешает движению.
Вопросы для самоконтроля и повторения
1. Что называется силой упругости? Как ее вычислить?
2. Когда возникает сила трения? Как ее вычислить?
Тема.
Импульс тела. Импульс силы. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.
Мы видели, что законы Ньютона позволяют решать задачи механики, если известны силы, действующие на тела. Но во многих случаях эти силы неизвестны. Например: столкновение тел. Возникают силы упругости, но вычислить их трудно, т.к. деформации сложно определить. В таких случаях используют новые величины и новые законы. К числу таких величин относится импульс.
Пусть на тело действует сила
F = m а
Под ее действием тело получает ускорение:
а = 
тогда: F= m· 
F= 
Ft=m υ – m υ 0 (1)
|
|
|
Импульсом тела называют величину, равную произведению его массы на скорость:
Р = m ּ υ [ 
]
Изменение импульса тела равно, как видно из формулы (1), произведению силы F на время ее действия t.
Величину Ft называют импульсом силы.
Изменение импульса тела равно импульсу силы.
Импульс тела обладает важным свойством: сохранением. Это свойство выполняется в замкнутой системе.
Замкнутая система тел – это совокупность тел, взаимодействующих между собой, но не взаимодействующих с другими телами.
Геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной, при любых взаимодействиях тел системы.
m1 υ 1 + m2 υ 2 = m1 υ 1΄ + m2 υ 2΄, или
Р = Р1+Р2+Р3+… Рn= Const
Примером закона сохранения импульса является реактивное движение.
Вопросы для самоконтроля и повторения
1. Что называют импульсов тела? импульсом силы?
2. Сформулируйте закон сохранения импульса тела.
Тема.
Работа и мощность.
1. Работа.
Величина, которую мы называем работой, появилась в механике лишь в XIX в. (почти через 150 лет после открытия законов движения Ньютона). Появилась она, когда широко стали применять всевозможные машины, механизмы. Ведь о действующей машине говорят, что она работает. Работа совершается, когда трактор пашет землю, станок обрабатывает деталь, подъемный кран поднимает груз и т.д. Это не значит, что работа совершается только с помощью машин. И до появления тракторов, станков, подъемных кранов люди пахали землю, обрабатывали детали, поднимали грузы. И при этом также совершалась работа.
Общее для всех приведенных примеров – это то, что тела движутся и к этим движущимся телам приложена сила. В станке сила приложена к обрабатываемой детали, при вспахивании почвы сила действует на движущийся плуг, при поднятии груза сила действует на поднимающийся груз. Поэтому говорят, что работу совершает сила. Следовательно, если на тело действует постоянная сила, и тело совершает в направлении действия силы перемещение, то сила совершает работу, равную произведению модулей силы и перемещения:
|
|
|
А= F· S [Н ∙ м = Дж]
Смысл понятия работы в механике не всегда совпадает с представлением о работе в обыденной жизни. Обычно считают, что работа – это то, от чего устают. Всякий
скажет, что держать в руке тяжелый груз – очень тяжелая работа. Работой считается, например, выполнение учебных заданий, чтение трудных для понимания книг. В физическом смысле эти действия работой не являются. Работа совершается только тогда, когда сила действует на движущееся тело.
Сила и перемещение величины векторные, а работа величина скалярная.
Работа может быть как положительной, так и отрицательной. Работа считается положительной, когда направление силы и направление перемещения совпадают. Работа, совершаемая силой, направленной противоположно перемещению тела, отрицательна.
Так можно рассчитать работу, если угол между векторами перемещения и силы равен 0 или 1800. Но сила, приложенная к телу, может образовывать с направлением перемещения угол отличный от 00 или 1800. Тогда работу можно рассчитать по формуле:
А= F· S · сos α
Величина, равная произведению силы, действующей на тело, на перемещение и на косинус угла между ними называется работой.
2. Мощность.
Для характеристики действия различных машин важно время, в течение которого совершается работа.
Отношение произведенной работы ко времени, в течение которого эта работа совершена, называется мощностью.
N = 
[ 
]
N = 
= F υ
Когда в какой-нибудь машине совершается работа, нужно отличать полезную работу от полной повершенной работы. Полезная работа – это та, ради которой и создана машина. Но в любой машине полезная работа всегда меньше полной работы, т.к. всегда существуют силы трения, которые приводят к нагреванию частей машины.
Важной характеристикой машин и механизмов является величина, показывающая, насколько эффективно используется подводимая к машине энергия - это КПД.
Коэффициентом полезного действия называется величина, равная отношению полезной работы ко всей совершенной работе, выраженной в процентах: 
|
|
|
η = 
η = 
Вопросы для самоконтроля и повторения
1. Чему равна работа?
2. Чему равна мощность?
3. Что называется коэффициентом полезного действия?
Тема.
|
|
|
