Курс физики . Страница 18 (Добавлена 2012-05-26 21:10)
выбрасывающий ?=25 кг/с воды со скоростью и=7 м/с относительно катера назад. Пренебрегая сопротивлением движению катера, определить: 1) скорость катера через 3 мин после начала движения; 2) предельно возможную скорость катера. [1) v=u (1?exp(–?t/m) = 4,15 м/с; 2) 7 м/с]
Глава 3 Работа и энергия
§11. Энергия, работа, мощность
Энергия ? универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. С различными формами движения материи связывают различные формы энергии: механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и др. В одних явлениях форма движения материи не изменяется (например, горячее тело нагревает холодное), в других ? переходит в иную форму (например, в результате трения механическое движение превращается в тепловое). Однако существенно, что во всех случаях энергия, отданная (в той иди иной форме) одним телом другому телу, равна энергии, полученной последним телом.
Изменение механического движения тела вызывается силами, действующими на него со стороны других тел. Чтобы количественно характеризовать процесс обмена энергией между взаимодействующими телами, в механике вводится понятие работы силы.
Если тело движется прямолинейно и на него действует постоянная сила F, которая составляет некоторый угол ? с направлением перемещения, то работа этой силы равна произведению проекции силы Fs на направление перемещения (Fs= Fcos?), умноженной на перемещение точки приложения силы:
(11.1)
В общем случае сила может изменяться как по модулю, так и по направлению, поэтому формулой (11.1) пользоваться нельзя. Если, однако, рассмотреть элементарное перемещение dr, то силу F можно считать постоянной, а движение точки ее приложения ? прямолинейным. Элементарной работой силы F на перемещении dr называется скалярная величина
где ? — угол между векторами F и dr; ds = |dr| — элементарный путь; Fs — проекция вектора F на вектор dr (рис. 13).
Работа силы на участке траектории от точки 1 до точки 2 равна алгебраической сумме элементарных работ на отдельных бесконечно малых участках пути. Эта сумма приводится к интегралу
(11.2)
Для вычисления этого интеграла надо знать зависимость силы Fs, от пути s вдоль траектории 1?2. Пусть эта зависимость представлена графически (рис. 14), тогда искомая работа А определяется на графике площадью заштрихованной фигуры. Если, например, тело движется прямолинейно, сила F=const и ?=const, то получим
где s ? пройденный телом путь (см. также формулу (11.1)).
Из формулы (11.1) следует, что при ? < ?/2 работа силы положительна, в этом случае составляющая Fs совпадает по направлению с вектором скорости движения v (см.
Предыдущая страница |
Следующая страница
|