Кинетическая энергия и работа при вращательном движении.

Кинетическая энергия- функция состояния, или мера работоспособности движущегося тела. Сила, действуя на покоющееся тело и вызывая его движение совершает работу, а энергию движущегося тела возрастает на вел-ну затраченной работы. dA=dT. К.Э. вращ. Движения Твр= I *omega^2/2

Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальное поле сил. Потенциальная энергия и ее связь с силой, действующей на материальную точку.

Все силы встречаются в макроскопической механике принято делить на консервативные и неконсервативные. Если сил взаимодействия зависят только от расположения мат. Точек системы, т.е. от их координат и работы этих сил при перемещении системы из произвольного начального положения в произвольное конечное положение не зависит от пути перехода, а определяется только начальным и конечным положениями системы, то такие

силы наз. Консервативными. к консер. Силам относится упругие силы, силы тяготения, электростатические силы. Работа консер. сил по любому замкнутому пути равна нулю.

Все силы не являющиеся консер. относятся к неконеср. Среди неконсер. Сил важную роль играют диссипативные сила, работа которых по замкнутому пути не равна нулю. К диссипативным

силам относится: силы трения, силы сопротивления при движение тел в жидкостях и газах, силы не упругой деформации, и др. Характерной особенностью диссипативных сил является: их зависимость от скорости.Потенциальное векторное поле: В физике, имеющей дело с силовыми полями, математическое условие потенциальности силового поля можно представить как требование равенства нулю работы при мгновенном перемещении частицы, на которую действует поле, по замкнутому контуру. Этот контур не обязан быть траекторией частицы, движущейся под действием только данных сил. В качестве потенциала поля в этом случае можно выбрать работу по мгновенному перемещению пробной частицы из некоторой произвольно выбранной исходной точки в заданную точку (по определению эта работа не зависит от пути перемещения). Например,потенциальными являются статическое электрическое поле,

а также гравитационное поле в ньютоновой теории гравитации.В некоторых источниках потенциальным полем сил считаетсятолько поле с потенциалом, не зависящим от времени. Это связано с тем, что потенциал для сил, зависящий от времени,

вообще говоря, не является потенциальной энергией тела, движущегося под действием этих сил. Поскольку силы совершают работу не одномоментно, работа сил над телом будет зависеть от его траектории и от скорости прохождения по ней. В этих условиях сама потенциальная энергия не определена, так как по определению должна зависеть только от положения тела, но не от пути. Тем не менее,

и для этого случая потенциал для сил может существовать, и может входить в уравнения движения так же, как и потенциальная энергия для тех случаев, когда она существует.

Потенциальная энергия — скалярная физическая

величина, характеризующая способность материальной точки (тела) совершать работу за счет своего нахождения в поле действия консервативных сил. Другое определение: потенциальная энергия — это функция координат, являющаяся слагаемым в лагранжиане системы, и описывающая взаимодействие элементов системы^[1]. Термин «потенциальная энергия» был введен в XIX веке шотландским инженером и физиком Уильямом Ренкином..Единицей измерения энергии в СИ является Джоуль.Потенциальная энергияпринимается равной нулю для некоторой конфигурации тел в пространстве, выбор которой определяется удобством дальнейших вычислений. Процесс выбора данной конфигурацииназывается нормировкой потенциальной энергии. Корректное определение потенциальной энергии может быть дано только в поле сил, работа которых зависит только от начального и

конечного положения тела, но не от траектории его перемещения. Такие силы называются консервативными.Также потенциаль

ная энергия является характеристикой взаимодействия нескольких тел или тела и поля.Любая физическая система стремится к состоянию с наименьшей потенциальной энергией.Потенциальная энергия упругой деформации характеризует взаимодейст

вие между собой частей тела.

Закон сохранения и изменения механической энергии.

Закон сохранения механической энергии утверждает,

что если тело или система подвергается действию только

консервативных сил, то полная механическая энергия этого

тела или системы остаётся постоянной. В изолированной

системе, где действуют только консервативные силы,

полная механическая энергия сохраняется. Механическая

работа численно равна изменению механической энергии.

В изолированной системе сумма всех видов энергии величина пост. при этом в системе возможно превращение одной формы энергии в другую в строго эквивалентных отношениях. Несотворимость и не уничтожаемость энергии непосредственно означает несотворимость и неуничтожаемость энергии. З.С.Э.

связан с однородность времени, т.е. равнозначностью моментов времени. Однородность времени проявляется в том что физ. Законы инвариантны относительны выбора начала отсчета времени. З.С.Э. фундаментальный закон природы, он

справедлив и для системы макротел. В системе в которой

действуют так же неконсер. силы полная энергия не

сохраняется. Следовательно в этих случаях З.С.Э. не

справедлив, однако при исчезновении мех. Энергии всегда

возникает эквивалентное кол-во энергии другого вида.

Энергия лишь превращается из одной в другую, в этом

заключена сущность З.С. и превращения энергии. W=const.

Статистический и термодинамический методы исследования. Термодинамические системы, параметры, процессы

Статистический метод(МК) основывается на том, что тела состоят из молекул, находящихся в хаотическом движении т.к. число огромно, то применимы законы статистики, можно найти определенные закономерности для всего вещ-ва в целом.

Термодинамический метод исходит из основных опытных законов, которые назыв. термодинамическими законами. Термод. метод подходит к изучению явлений подобно классической динамике, основанныхна законах Ньютона, но при таком подходе не рассматривается внутреннее строение вещ-ва и характер движения отдельных частиц. Термод.

метод основан на изучении различных превращений энергии происходящих в системе. Условия этих превращений и соотношения между разными видами энергии позволяют изучать физ. св-ва исследуемых систем при разных процессах.

Термодинамическая система — это некая физическая система, состоящая из большого количества частиц, способная обмениваться с окружающей средой энергией и веществом. Также обычно полагается, что такая

система подчиняется статистическим закономерностям.

Макроскопические величины, однозначно характеризующие состояниегаза назыв. термодинамическими параметрами -P, V, T.

Термодинамические процессы: изохорный, изобарный, изотермический,

адиабатный, политропный. При изохорном процессе выполняется условие dv=0 или v=const. Уравнение изохорного процесса получим из уравнения состояния идеального газа при v=const. В pv -координатах

график процесса представляет собой прямую линию, параллельную оси p. для изохорного процесса p2/p1=T2/T1.

Изобарный процесс (p=const) В p-v координатах график процесса представляет собой прямую линию параллельную оси v. для изобарного процесса: V2/V1=T2/T1

Изотермический процесс (T=const). В p-v координатах график процесса изображается равнобокой гиперболой. для изотермического процесса p₁·v₁=p₂·v₂=const .

Адиабатный процесс – это процесс, при котором рабочее тело не обменивается теплотой с окружающей средой (dq=0).

Политропный процесс. Политропным процессом называется любой произвольный процесс изменения состояния рабочего тела, происходящий при постоянной теплоёмкости с_п. В политропном про цессе dq=c_п·dT.