|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Кинетическая энергия вращения
13. Механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Полная механическая энергия системы – энергия механического движения и взаимодействия: Е=Т+П, т.е. равна сумме кинетической и потенциальной энергий. Пусть F1’…Fn’ – равнодействующие внутренних консервативных сил. F1…Fn - равнодействующие внешних консервативных сил. f1…fn. Запишем уравнения 2зН для этих точек: Умножим каждое ур-е на , учтя, что . Сложим ур-я:
Первый член левой части: Где dT есть приращение кинетической энергии системы. Второй член равен элементарной работе внутренних и внешних сил, взятой со знаком минус, т.е. равен элементарному приращению потенциальной энергии dП системы. Правая часть равенства задаёт работу вешних неконсервативных сил, действующих на систему. Т.о.: .Если внешние неконсервативные силы отсутствуют, то: d(Т+П)=0;Т+П=Е=const Т.е. полная механическая энергия системы сохраняется постоянной. Закон сохранения механической энергии: в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, т.е. не изменяется со временем.
14. Абсолютно упругий удар. Удар (соударение) – столкновение 2-х или более тел, при котором взаимодействие длится очень короткое время. При ударе внешними силами можно пренебречь. Коэффициент восстановления – отношение нормальной составляющей относительной скорости тел после и до удара. , если для сталкивающих тел =0, то такие тела называются абсолютно неупругими, если =1 то абсолютно упругими. Линия удара – прямая проходящая через точку соприкосновения тел и нормальная к поверхности их соприкосновения. Центральный удар – такой удар, при котором тела до удара движутся вдоль прямой, проходящей через их центр масс. Абсолютно упругий удар – столкновение 2-х тел, в результате которого в обоих взаимодействующих не остаётся ни каких деформаций и вся кинетическая энергия, которой обладали тела до удара, после удара снова превращается в кинетическую энергию. Для абсолютно упругого удара выполняются закон сохранения импульса и закон сохранения энергии. Законы сохранения: m1v1+m2v2=m1v’1+m2v’2 после преобразований: откуда:v1+v1’=v2+v2’ решая последнее ур-е и предпедпоследнее найдём:
15. Абсолютно неупругий удар. Удар (соударение) – столкновение 2-х или более тел, при котором взаимодействие длится очень короткое время. При ударе внешними силами можно пренебречь. Коэффициент восстановления – отношение нормальной составляющей относительной скорости тел после и до удара. , если для сталкивающих тел =0, то такие тела называются абсолютно неупругими, если =1 то абсолютно упругими. Линия удара – прямая проходящая через точку соприкосновения тел и нормальная к поверхности их соприкосновения. Центральный удар – такой удар, при котором тела до удара движутся вдоль прямой, проходящей через их центр масс. Абсолютно неупругий удар – столкновении 2-х тел, в результате которого тела объединяются, двигаясь дальше, как единое целое. Закон сохранения импульса: отсюда: Если шары двигались навстречу друг другу, то при абсолютно неупругом ударе шары движутся в сторону большего импульса.
16. Поле тяготения, напряжённость, потенциал. Закон всемирного тяготения: между любыми двумя мт действует сила взаимного притяжения, прямо пропорциональная произведению масс этих точек и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними: G – Гравитационная постоянная (G=6,67*10-11Hm2/(кг)2) Гравитационное взаимодействие между двумя телами осуществляется с помощью поля тяготения, или гравитационного поля. Это поле порождается телами и является формой существования материи. Основное св-во поля в том, что на всякое тело внесённое в это поле действует сила тяготения: Вектор не завит от массы и называется напряжённостью поля тяготения. Напряжённость поля тяготения определяется силой действующей со стороны поля на мт единичной массы, и совпадает по направлению с действующей силой, напряжённость есть силовая хар-ка поля тяготения. Поле тяготения однородное если напряжённость во всех точках его одинакова, и центральным, если во всех точках поля векторы напряжённости направлены вдоль прямых, которые пересекаются в одной точке. Гравитационное поле тяготения – носитель энергии. На расстоянии R на тело действует сила: при перемещении этого тела на расстояние dR затрачивается работа: Знак минус появляется, т.к. сила и перемещение в данном случае противоположны по направлению.
Затраченная работа в пол тяготения не зависит от траектории перемещения, т.е. илы тяготения консервативны, а поле тяготения является потенциальным.
Если то П2=0, тогда запишем: , Потенциал поля тяготения – скалярная величина, определяемая потенциальной энергией тела единичной массы в данной точке поля или работой по перемещению единичной массы из данной точки поля в бесконечность. Т.о.: Эквипотенциальные – такие поверхности, для которых потенциал постоянен. Взаимосвязь между потенциалом и напряженностью.
Знак мину указывает на то, что вектор напряжённости направлен в сторону убывания потенциала. Если тело находится на высоте h, то
17. Неинерциальная система отсчёта. Силы инерции при ускоренном поступательном движении системы отсчёта. Неинерциальная – система отсчёта, движущаяся относительно инерциальной системы отсчёта с ускорением. Законы Н можно применять в неинерциальной системе отсчёта, если учесть силы инерции. Силы инерции при этом должны быть такими, чтобы вместе с силами , обусловленными воздействием тел друг на друга, они сообщали телу ускорение , каким оно обладает в неинерциальных системах отсчёта, т.е.: ; . Силы инерции при ускоренном поступательном движении системы отсчёта. ; , т.е. угол отклонения нити от вертикали равен: Относительно системы отсчёта, связанной с тележкой шарик покоится, что возможно, если сила F уравновешивается равной и противоположно направленной ей силой Fин, т.е.:
18. Силы инерции, действующие на тело, покоящееся во вращающейся системе отсчёта. Пусть диск равномерно вращается с угловой скоростью вокруг вертикальной оси, проходящей через его центр. На диске на разных расстояниях от оси вращения установлены маятники (на нитях подвешены шарики). При вращении маятников вместе с диском шарики отклоняются от вертикали на некоторый угол. В инерциальной системе отсчёта, связанной с помещением, на шарик действует сила, равная , и направлена перпендикулярно оси вращения диска. Она является равнодействующей силы тяжести и силы натяжения нити : . Когда движение шарика установится, то: ; , т.е. углы отклонения нитей маятников будут тем больше, чем больше расстояние R от шарика до оси вращения диска и чем больше угловая скорость вращения . Относительно системы отсчёта, связанной с вращающимся диском, шарик покоится, что возможно, если сила уравновешивается равной и противоположно направленной ей силой . Сила , называемая центробежной силой инерции, направлена по горизонтали от оси вращения диска и равна: .
19. Гидростатическое давление, закон Архимеда, закон неразрывности струи. Гидроаэромеханика – раздел механики, изучающий равновесие и движение жидкостей и газов, их взаимодействие между собой и обтекаемыми ими твёрдыми телами. Несжимаемая жидкость – жидкость, плотность которой всюду одинакова и не изменяется со временем. Давление – физическая величина, определяемая нормальной силой, действующей о стороны жидкости на единицу площади: Закон Паскаля – давление в любом месте покоящейся жидкости одинаково по всем направлениям, причём давление одинаково передаётся по всему объёму, занятому покоящейся жидкости. Если жидкость не сжимаема, то при поперечном сечении S столба жидкости, его высоте h и плотности вес: А давление на нижнее основание: ,т.е. давление изменяется линейно с высотой. Давление называется гидростатическим давлением. Из этого следует, что давление на нижние слои жидкости будет больше, чем на верхние, значит на тело, погружённое в жидкость действует выталкивающая сила, определяемая законом Архимеда: на тело погружённое в жидкость (газ), действует со стороны этой жидкости направленная вверх выталкивающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости: , Течение – движение жидкости. Поток – совокупность частиц движущейся жидкости. Линии тока – графическое изображение движения жидкости. Течение жидкости установившееся (стационарно), если форма расположения линий тока, а так же значения скоростей в каждой её точке со временем не изменяются. За 1с через сечение S1 пройдёт объём жидкости равный , а через S2 - , здесь предполагается, что скорость жидкости в сечении постоянна. Если жидкость не сжимаема, то через оба сечения пройдёт равный объём: Это и есть уравнение неразрывности струи для несжимаемой жидкости.
20. Закон Бернулли. Жидкость идеальна, движение стационарно. За малый промежуток времени жидкость перемещается от сечений S1 и S2 к сечениям S’1 и S’2. По закону сохранения энергии изменение полной энергии идеальной несжимаемой жидкости равно работе внешних сил по перемещению массы жидкости: , где Е1 и Е2 – полные энергии жидкости массой m в местах сечений S1 и S2 соответственно. С другой стороны А – это работа, совершаемая при перемещении всей жидкости, заключённой между сечениями S1 и S2, за рассматриваемый промежуток времени . Для переноса массы m от S1 до S’1 жидкость должна переместится на расстояние и от S2 до S’2 на расстояние . ,где F1=p1S1 и F2=-p2S2. Полные энергии Е1 и Е2 будут складываться из кинетической и потенциальной энергий массы жидкости: Получим:
Учтя, что разделим ур-е на : , т.к. сечения выбирались произвольно, то: Это выражение и есть уравнение Бернулли – выражение закона сохранения энергии, применительно к установившемуся течению идеальной жидкости. p – это статическое (избыточное) давление, - динамическое давление. - гидростатическое давление. Из ур-я Бернулли и ур-я неразрывности следует, что при течении жидкости по горизонтальной трубе, имеющей различные сечения, скорость жидкости больше в местах сужения, а статическое давление больше в более широких местах. Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.013 сек.) |