Потенциальное поле сил. Силы консервативные и неконсервативные.

Пусть взаимодействие тел осуществляется посредством силовых полей (например, поля упругих сил, поля гравитационных сил), харак­теризующихся тем, что работа, совершаемая действующими силами при перемещении тела из одного положения в другое, не зависит от то­го, по какой траектории это перемещение произошло, а зависит только от начального и конечного положений. Такие поля называются потенциальными, а силы, действующие в них, - консервативными. Если же работа, совершаемая силой, зависит от траекто­рии перемещения тела из одной точки в другую, то такая сила называ­ется диссипативной; ее примером является сила трения.

Поле, работа сил которого по любой замкнутой траектории равна нулю, называется потенциальным (консервативным) полем. Гравитационное и электростатическое поля являются потенциальными полями.

Работа консервативных сил.

Тело, находясь в потенциальном поле сил, обладает потенциальной энергией П. Работа консервативных сил при элементарном (бесконечно малом) изменении конфигурации системы равна приращению потенциальной энергии, взятому со знаком минус, т.к. работа совершается за счет убыли потенциальной энергии: dA = - dП

Работа dA выражается как скалярное произведение силы F на перемещение , и можно записать

Энергия. Виды энергии.

Механическая энергия: скалярная количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи, способность совершать работу.

Кинетическая энергия механической системы - это энергия механического движения этой системы.

Потенциальная энергия: энергия, обусловленная взаимным расположением тел или частей тела, зависящая от их взаимного положения во внешнем силовом поле.

Единица измерения 1Дж

Кинетическая энергия.

Кинетическая энергия механической системы - это энергия механического движения этой системы.

Сила , действующая на покоящееся тело и вызывающая его движение, совершает работу, а энергия движущегося тела возрастает, на величину затраченной работы. Таким образом, работа dA силы на пути, который тело прошло за время возрастания скорости от 0 до , идет на увеличение кинетической энергии dT тела, т.е. dA = dT.

Используя второй закон Ньютона и умножая обе части равенства на перемещение , получим Так как, , то ,

откуда Таким образом, тело массой m, движущееся со скоростью , обладает кинетической энергией

Видно, что кинетическая энергия зависит только от массы и скорости тела, т.е. кинетическая энергия системы есть функция состояния ее движения.

Потенциальная энергия тела.

Потенциальная энергия: энергия, обусловленная взаимным расположением тел или частей тела, зависящая от их взаимного положения во внешнем силовом поле.

- Сил тяжести:энергия возможного действия гравитационного поля Земли на материальную точку, расположенную на высоте h над уровнем моря.

- Упругой деформации: запас энергии деформированного упругого тела.

Элементарная работа dA, совершаемая силой F_x при бесконечно малой деформации dx, равна