1.5. Работа и энергия


Работой A, совершенной постоянной силой называется скалярное произведение векторов силы и перемещения:
  
где α – угол между векторами силы и перемещения. Единицей работы в системе СИ является джоуль (Дж).

Рисунок 1.5.1.
Работа силы F.

Если к телу приложено несколько сил, то общая работа равна алгебраической сумме работ, совершаемых отдельными силами, и при поступательном движении тела равна работе равнодействующей силы. Работа переменной силы может быть найдена графически.

Рисунок 1.5.2.
Работа переменной силы F.

Мощность N – это отношение работы ΔA к промежутку времени Δt, в течение которого она совершается:
  
В системе СИ единица мощности называется ватт (Вт).

 

Вид энергии, определяющейся взаимным расположением тел, называется потенциальной энергией. Понятие потенциальной энергии можно ввести только для сил, работа которых не зависит от траектории движения тела и определяется только начальным и конечным положением. Такие силы называются консервативными, к ним относятся, например, сила тяжести и сила Кулона.

Потенциальная энергия определяется с точностью до константы. Физический смысл имеет изменение потенциальной энергии.

Теорема о потенциальной энергии. Работа, совершаемая консервативными силами, равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком:
 A = – (Ep2 – Ep1). 
Потенциальная энергия тела в поле тяжести равна:
 Ep = mgh. 
Потенциальная энергия деформированной пружины равна:
  

Кинетическая энергия – это энергия, которой обладают тела вследствие своего движения:
  

Теорема о кинетической энергии. Работа равнодействующей всех сил, приложенных к телу, равна изменению его кинетической энергии:
 A = Ek2 – Ek1. 





Использованы материалы сайта www.physics.ru