Физика. Кравченко Н. Ю.

 

Кинетическая энергия — это энергия, связанная с движением

.

Здесь m — масса тела, v — его скорость. Если v = 0, то и E_k = 0.

Потенциальная энергия

.

Здесь h — высота тела над каким-либо уровнем. Следовательно, потенциальная энергия есть энергия положения.

Работа (силы) есть произведение этой силы на перемещение, совершенное телом под действием этой силы

.

Перемещение не всегда совершается в направлении действия силы, т.е. . В скалярной форме работа силы определяется как

.        (1.3)

Геометрический смысл работы: работа численно равна площади фигуры S, ограниченной кривой F(S) между точками 1 и 2 (рис. 1.6). Более детальные объяснения я уже приводил в параграфе 1.1.

Рис. 1.6. Геометрический смысл работы

Мощностью называют работу силы, произведенную за единицу времени

Потенциальное поле сил. Силы могут быть потенциальными (или консервативными) и непотенциальными (неконсервативными). Соответственно, поля, в которых эти силы действуют, называют потенциальными (или непотенциальными). Потенциальные силы — такие силы, работа которых не зависит от формы пути, а зависит только от начального и конечного положения тела.

Работа потенциальных сил на замкнутом контуре равна нулю, т.е.

Непотенциальное поле сил: работа которых зависит от формы траектории.

Фундаментальные взаимодействия, посредством которых проявляются силы и их поля. На сегодня известно существование четырех фундаментальных взаимодействий: гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Фундаментальные взаимодействия

Взаимодействие	Описание	Частица-переносчик	Относительная сила	Зависимость от расстояния	Радиус действия, м
Гравитационное	общая теория относительности	гравитон	1	1/r2	∞
Слабое	теория электрослабого взаимодействия	бозоны	1025		10–18
Электромагнитное	квантовая электродинамическая	фотон	1036	1/r2	∞
Сильное	квантовая хромодинамическая	глюон	1038	1	10–15

Закон сохранения механической энергии: в потенциальном поле сил полная механическая энергия системы материальных точек остается неизменной

Диссипация. В непотенциальном поле будут возникать потери, вызванные тем, что непотенциальные силы должны совершать работу, а на это им потребуется энергия. Такие потери называются диссипацией.

Центральное соударение называется такое взаимодействие, при котором скорости тел направлены вдоль прямой, соединяющей центры масс этих тел. В противном случае взаимодействие — нецентральное. При этом взаимодействие может быть упругим или неупругим.

Упругое соударение сопровождается взаимным обменом энергией. После обмена тела остаются самостоятельными (например, бильярдные шары).

Неупругое соударение происходит без обмена энергией. После взаимодействия тела остаются единым целым (например, пуля, попавшая в песок).