Изменение механической энергии в незамкнутой системе

Если система незамкнутая, т.е. действует наружняя сила F, то можно показать, что полная механическая энергия не сохраняется, а ее изменение

ΔW = AF,

где АF — работа наружной силы.

Разглядим систему тел (тело—Земля), на которую действует наружняя сила F. Пусть тело поднимают ввысь на высоту h (рис. 14.1).

Набросок 14.1. Система «тело – Земля».

Работа Изменение механической энергии в незамкнутой системе наружных сил

АF = Fh.

Работа внутренней силы (силы тяжести)

Amg = -mgh = -ΔWn.

Согласно аксиоме о кинетической энергии

ΔWK = А,

где А — суммарная работа всех сил, действующих на тело:

А = AF + Amg.

Как следует,

ΔWK = -ΔWn + AF=>ΔW = AF.

Закон сохранения и перевоплощения энергии

Если в замкнутой системе меж телами действует Изменение механической энергии в незамкнутой системе сила трения, то полная механическая энергия убывает и, как указывает опыт, ее изменение равно работе силы трения:

ΔW = ATP.

Не сохраняется полная механическая энергия и в этом случае, если в системе тел происходят неупругие деформации. Но убывание механической энергии не значит, что энергия исчезает безо всяких следов. Она преобразуется из механической Изменение механической энергии в незамкнутой системе в другую, а именно во внутреннюю энергию.

Для хоть какой замкнутой системы всегда производится закон сохранения и перевоплощения энергии:величина полной энергии (механической и другой) замкнутой системы остается неизменной. При всем этом, будучи несозидаемой и неуничтожаемой, энергия может преобразовываться из 1-го вида в другой.

Упругие и неупругие соударения Изменение механической энергии в незамкнутой системе тел

Примером внедрения законов сохранения импульса и энергии является соударение (удар) тел.

Удар — это краткосрочное взаимодействие соприкасающихся тел, приводящее к значительному изменению состояния их движения.

Тела во время удара претерпевают деформацию. Кинетическая энергия относительного движения соударяющихся тел на куцее время преобразуется в потенциальную энергию упруго деформированных тел. За время удара происходит Изменение механической энергии в незамкнутой системе перераспределение энергии меж соударяющимися телами.

Удар именуется центральным, если тела до удара движутся повдоль прямой, проходящей через их центры масс.

Различают два предельных типа удара:

а) удар полностью гибкий,

б) удар полностью неупругий.

Полностью упругимименуется удар, после которого возникшие в телах деформации на сто процентов исчезают.

При полностью упругом ударе Изменение механической энергии в незамкнутой системе производятся закон сохранения импульса и закон сохранения механической энергии.

Полностью неупругий удар — удар, после которого возникшие в телах деформации на сто процентов сохраняются.

После полностью неупругого удара тела движутся как единое целое. Таковой удар наблюдается при столкновении тел из мягеньких, пластичных материалов.

При полностью неупругом ударе производится только закон Изменение механической энергии в незамкнутой системе сохранения импульса, а кинетическая энергия тел не сохраняется.

Простые механизмы

Для облегчения совершения механической работы давно употребляются разные приспособления — обыкновенные механизмы.

Обыкновенные механизмы — это устройства, в каких работа совершается только за счет механической энергии.

Обыкновенные механизмы (рычаг, наклонная плоскость, блок и др.) служат для преобразования силы, их используют при совершении работы в тех Изменение механической энергии в незамкнутой системе случаях, когда нужно действием одной силы уравновесить другую силу.

Наклонная плоскость.

Ее употребляют в тех случаях, когда нужно поднять тяжкий груз на некую высоту.

Разглядим гладкую наклонную плоскость (рис. 17.1).

Набросок 17.1. Наклонная плоскость.

Рассчитаем силу F, которую нужно приложить к телу массой m, чтоб поднять его умеренно на высоту h.

Запишем основное Изменение механической энергии в незамкнутой системе уравнение динамики:

Спроецируем это равенство на ось Ox:

F- mgsinα = 0.

Отсюда разыскиваемая сила

т.е для равномерного поднятия груза при помощи наклонной плоскости нужно приложить силу, во столько раз наименьшую силы тяжести груза, во сколько раз длина наклонной плоскости больше ее высоты.

Рычаг.

Рычагом именуют имеющее недвижную ось вращения жесткое Изменение механической энергии в незамкнутой системе тело, на которое действуют силы, стремящиеся повернуть его вокруг этой оси. Различают рычаги первого и второго рода.

Рычагом первого рода именуют рычаг, ось вращения О которого размещена меж точками А и В приложения сил, а сами силы ориентированы в одну сторону (рис. 17.2, а). Это коромысло равноплечих весов, жд шлагбаум Изменение механической энергии в незамкнутой системе, ножницы и др.

Рычаг второго рода — рычаг, ось вращения О которого размещена по одну сторону от точек приложения сил, а сами силы ориентированы обратно друг дружке (рис. 17.2, б). Это гаечные ключи, щипцы для раскалывания орехов, двери и др.

Набросок 17.2. а) рычаг первого рода; б) рычаг второго рода Изменение механической энергии в незамкнутой системе.

Условие равновесия рычага вытекает изправила моментов М1 = М2.

Потому что

М1 = F1l1 и М2= F2l2,

где l1 иl2 — плечи сил, действующих на рычаг, тоусловие равновесия рычага имеет вид:

При равновесии рычага под действием 2-ух сил модули этих сил назад пропорциональны их плечам.

При помощи рычага можно получить выигрыш в силе Изменение механической энергии в незамкнутой системе, т.е. наименьшей силой можно уравновесить огромную силу.

Блок.

Блоки употребляют для поднятия грузов. Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме. По желобу блока пропускают веревку, трос либо цепь. Недвижным именуют таковой блок, ось которого закреплена и при подъеме гру­зов она не подымается и не опускается Изменение механической энергии в незамкнутой системе (рис. 17.3, а, б).

Набросок 17.3. Недвижный блок.

Недвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи приложенных сил равны радиусу колеса. Как следует, из правила моментов

mgr = Fr

вытекает, что недвижный блок выигрыша в силе не дает (F=mg). Он позволяет поменять направление деяния силы.

На рисунке 17.4, а, б изображен подвижный Изменение механической энергии в незамкнутой системе блок (ось блока подымается и опускается совместно с грузом).

Набросок 17.4. Подвижный блок.

Таковой блок поворачивается около моментальной оси О. Правило моментов для него будет иметь вид:

mgr = F•2r =>

Таким макаром, подвижный блок дает выигрыш в силе вдвое.

Обычно на практике используют комбинацию недвижного блока с подвижным (рис. 17.5). Недвижный Изменение механической энергии в незамкнутой системе блок применяется только для удобства. Он, изменяя направление деяния силы, позволяет, на­пример, подымать груз, стоя на земле.

Набросок 17.5. Совместное внедрение подвижного и недвижного блоков.


izgnanie-nemcev-iz-francii.html
izgnaniem-imenem-koroni-ani.html
izgolove-krovati-perednyaya-spinka.html