Работа силы тяжести, силы упругости, силы трения

Работа силы (или равнодействующих сил) равна изменению кинетической энергии тела. ; - кинетическая энергия. Кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью V, равна работе, которую нужно совершить, чтобы сообщить телу эту скорость: . Кинетическая энергия – это физическая величина, характеризующая движущееся тело; изменение этой величины равно работе силы, приложенной к телу.

Работа силы тяжести: , h1- начальное положение тела, h2 – конечное положение тела. Работа силы тяжести не зависит от траектории движения тела и всегда равна произведению модуля силы тяжести на разность высот в исходном и конечном положении тела. При движении вниз - работа положительна, при движении вверх – работа отрицательна. Важная особенность силы тяжести: работа силы тяжести на замкнутой траектории равна нулю, mgh – это потенциальная энергия тела, поднятого на высоту h. , - потенциальная энергия. Знак минус перед изменением потенциальной энергии означает, что если работа силы тяжести положительна, то потенциальная энергия тела уменьшается (она уменьшается при падении тела). Если работа силы тяжести отрицательна (тело брошено вверх) потенциальная энергия тела увеличивается. Потенциальная энергия тела, поднятого на некоторую высоту над нулевым уровнем, равна работе силы тяжести при падении тела с той же высоты до нулевого уровня:

Работа силы упругости. , х1 – координата начального положения конца пружины, x2 – конечное положение конца пружины.

. Работа силы упругости равна изменению потенциальной энергии упругого деформированного тела (пружины), взятому с противоположным знаком.

Потенциальная энергия деформированного тела равна работе силы упругости при переходе тела (пружины) в состояние, в котором его деформация равна нулю: , х – удлинение пружины, k – жесткость.

Работа силы трения. При относительном движении одного тела по поверхности другого возникают силы трения, то есть тела взаимодействуют друг с другом. Однако этот вид взаимодействия принципиально отличается от рассмотренных ранее. Наиболее существенным отличием является тот факт, что сила взаимодействия определяется не взаимным расположением тел, а их относительной скоростью. Следовательно, работа этих сил зависит не только от начального и конечного положения тел, но и от формы траектории, от скорости перемещения. Иными словами, силы трения не являются потенциальными.

Трение покоя. При отсутствии перемещения, работа = 0, поэтому трение покоя работы не совершает. При движении одного тела по поверхности другого возникает сила сухого трения. По закону Кулона-Амонтона, величина силы трения постоянна и направлена в сторону, противоположную скорости движения. Следовательно, в любой момент времени, в любой точке траектории векторы скорости и силы трения направлены в противоположные стороны. Таким образом, работа силы трения равна произведению силы трения на длину траектории S: .

Поиск по сайту: