Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Демков В.П. -> "Физика. Теория. Методика. Задачи" -> 47

Физика. Теория. Методика. Задачи - Демков В.П.

Демков В.П., Третьякова О.Н. Физика. Теория. Методика. Задачи — М.: Высшая школа, 2001. — 669 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikateoriyametodikazadachi2001.djvu
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 290 >> Следующая

использована только для случаев, когда легко может быть определена
проекция вектора силы на направление перемещения в любой момент времени
(например, если угол между направлениями векторов силы и перемещения не
меняется в процессе движения тела). В противном случае, вообще говоря,
задача выходит за рамки школьной программы, кроме тех случаев, когда
работа совершается консервативной силой (например, силой тяжести) - здесь
работа может быть определена как убыль потенциальной энергии (см. формулу
(3.40)).
Решение задач, связанных с расчетом мощности силы, основано на применении
формул
(3.25) или (3.26). Используя формулу (3.26) для практических
расчетов, следует помнить, что еслн требуется вычислить мгновенную
мощность (в данный момент времени), то под и следует понимать мгновенную
скорость, а если нужно определить среднюю мощность за некоторый
промежуток времени, то в качестве скорости следует понимать вектор
средней скорости < и >.
Когда в задаче речь идет об определении мощности двигателя (самолета,
автомобиля и т.п.), то имеется в виду мощность той силы, которая
приложена к движущемуся телу благодаря работе двигателя. Ее можно условно
назвать силой "тяги" двигателя. Эта сила направлена в сторону перемещения
рассматриваемого тела.
При решении задач на мощность двигателя с использованием формулы (3.25)
необходимо найти работу силы "тяги" за бесконечно малый промежуток
времени dt и подставить полученное значение в (3.25). Если для
определения мощности используется формула
(3.26), то необходимо с помощью уравнений кинематики определить либо
мгновенную скорость, либо вектор средней скорости тела за данный
промежуток времени и подставить полученное значение в формулу (3.26).
Если сила "таги" не известна из условия задачи, для ее определения
следует воспользоваться законами динамики.
Теорема о полной механической энергии материальной точки в форме (3.53)
чаще всего используется при решении задач, в которых заданы два положения
тела в процессе его движения. Часто такие задачи можно также решить с
помощью законов динамики. Однако в ряде случаев силы, действующие на тело
при его движении, или неизвестны, или неизвестен закон их изменения.
Схема решения подобных задач может быть следующей:
1. Сделать схематический чертеж, на котором изобразить тело в двух
положениях. Изобразить силы, действующие на тело в произвольный момент
движения тела из одного положения в другое.
2. Выбрать нулевой уровень отсчета потенциальной энергии. Наиболее
удобно его выбирать по самому нижнему положению, которое занимает тело
при своем движении. Если нулевой уровень выбран произвольным образом,
следует помнить, что если тело расположено выше нулевого уровня, то его
потенциальная энергия положительна, если ниже- отрицательна.
112
3. Ввести инерциальную систему отсчета и записать значение полной
механической энергии тела в начальном и конечном его положениях как сумму
потенциальной и кинетической энергий.
4. Если в процессе движения иа тело действуют диссипативные силы и их
действие приводит к превращению части механической энергии в тепло, то
необходимо вычислить значение этих сил и определить их работу при
перемещении тела из первого положения во второе.
5. Записать теорему о полной механической энергии материальной точки в
виде (3.53).
6. При необходимости дополнить полученное уравнение соотношениями
динамики и кинематики и решить систему уравнений относительно искомых
величин.
При использовании теоремы о полной механической энергии следует быть
внимательным при выборе системы отсчета, поскольку в различных
инерциальных системах отсчета не только скорость и кинетическая энергия
тела меняются, но также может измениться и правая часть выражения (3.53).
Рассмотрим простую задачу: найдем скорость тела массой т, соскользнувшего
без начальной скорости с высоты h гладкой наклонной плоскости. В
произвольный момент движения на тело действуют снлы тяжести mg и реакции
опоры <\\ причем сила тяжести является консервативной, а сила реакции -
сторонней. Выберем нулевой уровень отсчета потенциальной энергии у
основания наклонной плоскости и свяжем с ней систему координат XOY (рис.
3.16). В начальном положении
1 полная энергия тела ?, = m g А, а в конечном 2- Ег=^т о2, где и0 -
искомая скорость. Поскольку сила Й при движении тела перпендикулярна
перемещению, то она работы не совершает и выражение (3.53) примет вид
Рис. 3.16
- - т g h = 0, или
--'(Ygh.
Если же, например, использовать систему координат Х'О'У' движущуюся в
горизонтальном направлении налево с постоянной скоростью и0, то в
начальном положении тело будет иметь скорость и0, направленную направо, и
его полная механическая энергия ?, = т g h + Vi т ojj, а в конечном -
скорость тела станет равной нулю, а энергия Е2 = 0. Теперь выражение
(3.53), записанное в виде
[т Ол )
0 - {-+ т g h } = 0,
приводит к абсурду:
ul = -2gh.
Ошибка здесь очевидна: относительно системы координат Х'О'У' сила реакции
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 290 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed