 |
Теоретические аспекты социально адаптированного
|
|
|
|
Понимания концепции «Энергия»
Термин «Энергия» помогает осмысливать окружающую действительность, являясь звуковым эквивалентом тому или другому феномену в различных областях познавательной деятельности человека.
Физический аспект концепции «Энергия»
В механике этим термином характеризуют закономерности проявления одного из трёх аддидативных интегралов движения, которому присвоили имя «Энергия». В основе закона сохранения этой энергии, сформулированного для замкнутых механических систем, лежит однородность времени, то есть равнозначность всех моментов времени. Два других аддидативных интеграла назвали «Импульс» и «Момент импульса».
Рассмотрим несколько определений и кратко уточним смысл применяемой терминологии, необходимой для раскрытия смысла предпосылок, утверждений и выводов, при классической интерпретации и описании физического термина «Энергия».
Кинематика
По определению, «Кинематика» - это раздел «Физики», который изучает закономерности механического движения. В механике, по определению, под «Движением» понимают изменение взаимного расположения тел.
Всякое движение твёрдого тела можно разложить на два основных вида движения - «Поступательное движение» и «Вращательное движение». Характер движения зависит от системы отсчета, в которой рассматривается это движение.
Физическая теория, при изучении процессов изменения взаимного расположения тел вводит определения для следующих понятий:
Траектория.
«Траектория» - линия, которую описывает материальная точка при своём движении.
Перемещение.
«Перемещение» [S] - прямолинейный отрезок, соединяющий две точки, принадлежащие одной траектории.
|
|
|
Скорость
«Скорость» (в физике) [V] - векторная величина, характеризующая не только быстроту перемещения частицы по траектории, но и направление, в котором движется частица в каждый момент времени.
Ускорение.
«Ускорение» [a] - векторная величина, характеризующая изменение скорости [V] в единицу времени [t]:
a = dV / dt,
где dV = V2 - V1,
1) а (+) - ускорение положительно, если V2 > V1;
2) a (-) - ускорение отрицательно, если V2 < V1.
Механическая система.
«Механическая система» - совокупность тел, выделенных для рассмотрения.
Замкнутая система.
«Замкнутая система» - система тел, взаимодействующих только между собой и не взаимодействующих с другими телами.
7. Система отсчёта.
«Система отсчёта» - совокупность неподвижных друг относительно друга тел, по отношению к которым рассматривается движение, и отсчитывающих время часов.
8. Вектор.
«Вектор» - величина, характеризующаяся численным значением и направлением.
Динамика
По определению, «Динамика» - раздел «Физики», который изучает движение тел в связи с теми причинами (взаимодействиями между телами), которые обуславливают тот или иной характер движения.
Физическая теория, при изучении процессов движение тел в связи с теми причинами (взаимодействиями между телами), которые обуславливают тот или иной характер движения вводит определения для следующих понятий:
Инертность тела.
«Инертность тела» - свойство тел противиться попыткам изменить его состояние движения или покоя.
Масса тела.
«Масса тела» [ m ] - величина, количественно характеризующая его инертность.
При скоростях, малых по сравнению со скоростью света [ С ] (при V << C), практически выполняется независимость массы тела от скорости движения.
Импульс.
«Импульс» (импульс тела; количество движения тела) [ p ] - равен величине произведения массы тела на его скорость.
|
|
|
Сила.
«Сила» [ F ] - в физике один из изначально не определенных терминов.
Работа.
«Работой» [ А ] постоянной «Силы» [ F ] называется физическая величина, равная произведению «Модуля силы» [F] и «Модуля перемещения» [ S ], умноженному на косинус угла [ j ]образованного «Вектором силы» [F] и «Вектором перемещения» [ S ]:
А = F S cos j.
Работа [ A ] является скалярной величиной и может иметь положительное или отрицательное значение в зависимости от знака косинуса угла j.
Мощность.
«Мощность» [ N ] - физическая величина, равная отношению работы [ A ] к промежутку времени [ t ], в течение которого она совершена:
N = A / t.
Кинетическая энергия
Классическое раскрытие смыслового наполнения концепции, обозначаемой термином «Кинетическая энергия» всегда производится через рассмотрение законов взаимодействия, характеризующих понятие «Работа, совершаемая под действием постоянной силы».
Работа и изменение скорости тела.
Установим связь между работой постоянной силы и изменением скорости тела. Рассмотрим случай, когда на тело массой m, находящееся в движении с (векторной) скоростью «V1» действует постоянная векторная сила «F» (она может быть равнодействующей нескольких сил). Векторы силы «F» и перемещения «s» направлены вдоль одной прямой в одну сторону. В этом случае происходит изменение скорости движения тела, оно начинает двигаться с ускорением «a».
Через некоторое время тело приобретает «Векторную скорость» «V2». Работу силы в данном случае можно определить, как A = F S.
Модуль силы по второму закону Ньютона равен F = m a.
Модуль перемещения «s» при равноускоренном прямолинейном движении связан с модулями начальной скорости «V1», конечной скорости «V2» и ускорением «a» через выражение s =(V22 - V21) / 2a. Отсюда получаем выражение для определения работы: A = F S = m a [(V22 - V21) / 2a] = (m V22 / 2) - (m V21/ 2). Из этой формулы определение для термина «Кинетическая энергия» будет звучать в следующей интерпретации.
Определение термина «Кинетическая энергия».
По определению, «Кинетической энергией» называется физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости. «Кинетическая энергия» обозначается аббревиатурой - Еk.
|
|
|
Еk = m V2 / 2.
Это равенство можно записать в виде:
А = Ek2 - Ek1.
Работа равнодействующих сил, приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии тела.
Изменение кинетической энергии равно работе силы. Если начальная скорость движения тела массой «m» равна нулю и тело увеличивает свою скорость до значения «V», то работа силы равна конечному значению кинетической энергии тела:
A = Ek2 - Ek1 = m V2 / 2 - 0 = m V2 / 2.
Кинетическая энергия тела массой «m», движущегося со скоростью «V», равна работе, которую должна совершить сила, действующая на покоящееся тело, чтобы сообщить ему эту скорость.
Потенциальная энергия
Классическое раскрытие внутреннего содержания концепции, обозначаемой термином «Потенциальная энергия» всегда производится через осмысление закономерностей понятия «Работа, совершаемая под действием силы тяжести».
Работа силы тяжести.
1.1. Рассмотрим движение тела вертикально вниз.
Найдём «Работу» «А», совершаемую «Силой тяжести» «Fт» при перемещении вертикально вниз «Тела» имеющего «Массу» «m» с высоты «h1» над поверхностью Земли до высоты «h2».
Если разность «h1 - h2» пренебрежимо мала по сравнению с расстоянием до центра Земли, то «Силу тяготения» «Fт» во время «Движения» анализируемого «Тела» можно считать постоянной и равной «mg».
Так как «Перемещение» «S» совпадает по направлению с «Вектором силы тяжести», анализируемая «Работа силы тяжести» равна:
A = F S = m g (h1 - h2).
1.2. Рассмотрим движение тела вниз по наклонной плоскости.
При перемещении «Тела» вниз по наклонной плоскости «Сила тяжести» «Fт = mg» совершает «Работу»:
A = mgs cos j= mgh,
Где:
h - высота наклонной плоскости;
s - модуль перемещения, равный длине наклонной плоскости.
Движение тела из точки «В» в точку «С» (точки «В» и «С» - это верхняя и нижняя точки высоты «h» наклонной плоскости) по любой траектории можно представить как перемещение по участкам наклонных плоскостей с различными высотами h1, h2, h3, h4, и т. д., при условии, что h1 > h2 > h3 > h4 и т. д.
«Работа» «А» проводимая «Силой тяжести» на всём «Пути» из точки «В» в точку «С» равна сумме работ на отдельных участках пути:
|
|
|
A = mgh1 + mgh2 + mgh3 + mgh4 +...+ mghN = mg (h1 + h2 + h3 + h4 +... + hN) = mg (hB - hC),
Где:
hB и hC - высоты от поверхности Земли, на которых расположены соответственно точки «В» и «С».
Вывод 8.13.5.1.4.1.
|
|
|
