6.
Работа, энергия и мощность силы в
поступательном и вращательном движениях. Кинетическая энергия и работа сил.
1.Работа и работа сил
Работа – это физическая величина, характеризующая процесс превращения одной формы движения в другую. В механике принято говорить, что работа совершается силой. Единица работы — джоуль (Дж): 1 Дж — работа, совершаемая силой 1 Н на пути 1 м (1 Дж=1 Н × м).
Элементарной работой
силы 
называется величина,
равная скалярному произведению силы на элементарное перемещение
:
,
где 
– элементарный путь точки приложения силы за время dt, a – угол между векторами и 
.
Если на систему действуют
несколько сил, то результирующая работа равна алгебраической сумме работ,
совершаемых каждой силой в отдельности. Работа силы на конечном участке
траектории или за конечный промежуток времени может быть вычислена следующим
образом:
.
Если = const, то А=×
.
При вращательном движении
работа определяется проекцией момента сил на направление угловой скорости:
если Мw = const, то А
= Мw×j.
2.Мощность.
Быстроту
совершения работы характеризует мощность. Мощностью называется скалярная
величина, равная работе, совершаемой в единицу времени:
– средняя мощность;
– мгновенная мощность.
При вращательном движении мощность определяется следующим образом:
.
2.Энергия. Кинетическая энергия
Энергия — универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. С различными формами движения материи связывают различные формы энергии: механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и др.
Энергия также бывает кинетическая и потенциальная, а вместе они составляют полную механическую энергию.
Кинетической энергией тела называется функция механического состояния, зависящая
от массы тела и скорости его движения (энергия механического движения).
Кинетическая
энергия поступательного движения
.
Кинетическая
энергия вращательного движения
.
При сложном движении твёрдого тела его
кинетическая энергия может быть представлена через энергию поступательного и
вращательного движения:
.
