Работа постоянной и переменной силы силы. Мощность. Поле сил. Консервативные силы. Центральные силы и их консервативный характер.

Механической работой или просто работой по­стоянной силы на перемещении называется скалярная физическая величина, равная произведению модуля силы, мо­дуля перемещения и косинуса угла между этими векторами.

Если работу обозначить буквой А, то по определению

Работа любой постоянной силы обладает следующими двумя свойствами:

1. Работа постоянной силы на любой замкнутой траек­тории всегда равна нулю.

2. Работа постоянной силы, совершаемая при перемещении частицы из одной точки в другую, не зависит от формы тра­ектории, соединяющей эти точки.

По формуле можно находить работу лишь посто­яннойсилы.

Если же действующая на тело сила меняется от точки к точке, то работа на всей территории определяется по формуле:

Когда какой-либо механизм совершает работу, надо отличать полную работу от полезной, т. е. от той работы, ради которой и используется данное устройство (механизм).

Коэффициент полезного действия равен:

Мощность – есть величина равная скалярному произведению силы на скорость точки ее приложения.

Когда работа совершается моментом силы, приложенной к телу, вращающемуся относительно оси Oz угловой скоростью ω, мощность равна:

Силовым полем наз. область пространства, где на объект действуют опр. силы.

Консервативными называются силы, работа которых не зависит от формы траектории, а определяется только положением её начальной и конечной точек.

Силы, зависящие только от расстояния между взаимодействующими частицами и направленные по прямой, проходящей через эти частицы, называют центральными. Примером последних яв­ляются силы гравитационные, кулоновские и упругие.

Центральные силы являются консервативными.

Вычислим работу центральной силы на участке 1-2 произвольной траектории (рис. 6.3).

Элементарная работа силы на участке : .

Здесь dS_r = dS Cosα — проекция вектора перемещения на направление силы (или r). Эта проекция представляет собой изменение расстояния dr до силового центра. Значит: dA = F (r) dr.

Работа на конечном пути: .

Так как по определению величина центральной силы есть функция только расстояния r, то значение определённого интеграла будет зависеть только от величин r ₁ и r ₂, и не будет зависеть от формы траектории.

Билет №9

Вопрос №2

1 Начало термодинамики и его применение к изопроцессам в идеальных газах. Теплоемкости при постоянном объеме и давлении. Энтальпия.

Сущность первого начала термодинамики заключается в следующем: термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии.

При сообщении термодинамической системе некоторого количества теплоты Q в общем случае происходит изменение внутренней энергии системы D U и система совершает работу А:

 

Q = D U + A

 

Является определением изменения внутренней энергии системы (D U), так как Q и А — независимо измеряемые величины.

Первое начало термодинамики:

при изобарном процессе

при изохорном процессе постоянный объем ()

при изотермическом процессе

Молярная теплоемкость при постоянном объеме ,

молярная теплоемкость газа при постоянном объеме —

Если газ нагревается при постоянном давлении, то согласно первому закону термодинамики

где

Тогда теплоемкость газа при постоянном давлении

Молярная теплоемкость при постоянном давлении:

Энтальпи́я, также тепловая функция и теплосодержание — термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии и числа частиц. Проще говоря, энтальпия — это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенном постоянном давлении.

H=E=U+pV

Билет №10

Вопрос №1