Контрольные вопросы
- Что такое работа силы? От каких величин она зависит?
- Что такое потенциальная энергия упруго деформированного тела?
- Как связана работа силы упругости с изменением потенциальной энергии?
- Сформулируйте закон сохранения механической энергии.
- Почему при растяжении жгута его потенциальная энергия увеличивается?
-
Работа силы — физическая величина, равная произведению модуля силы, модуля перемещения и косинуса угла между ними:
Работа зависит от модуля силы, модуля перемещения и угла между направлением силы и направлением перемещения. Единица работы — джоуль (Дж). -
Потенциальная энергия упруго деформированного тела — энергия взаимодействия частей тела друг с другом, обусловленная их взаимным расположением. Для пружины:
где— жёсткость, — деформация (удлинение или сжатие). -
Работа силы упругости равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:
Если пружина возвращается к недеформированному состоянию, сила упругости совершает положительную работу, и энергия уменьшается. Если пружину растягивают, работа силы упругости отрицательна, и энергия растёт. -
Закон сохранения механической энергии: в замкнутой системе тел, между которыми действуют только консервативные силы (тяготения, упругости), полная механическая энергия остаётся постоянной:
или
-
При растяжении жгута внешняя сила совершает положительную работу, а сила упругости — отрицательную. Расстояния между частицами жгута (молекулами) увеличиваются, и силы взаимодействия между ними растут. Работа внешней силы переходит в потенциальную энергию деформации, поэтому она увеличивается:
растёт с ростом .
Потенциальная энергия деформации зависит от квадрата удлинения, поэтому при любой деформации (растяжении или сжатии) она растёт. Работа консервативной силы равна убыли потенциальной энергии.
- Работа силы
; зависит от силы, перемещения и угла между ними. - Энергия взаимодействия частей упруго деформированного тела,
. — работа силы упругости равна убыли потенциальной энергии. - В замкнутой системе при действии только консервативных сил
. - Внешняя сила совершает работу против силы упругости, и она превращается в энергию деформации, которая растёт с удлинением.
