Контрольная Основные законы сохранения – импульса, вещества, механической энергии, момента импульса. Учебная работа № 187386

Учебная работа № 187386. Контрольная Основные законы сохранения – импульса, вещества, механической энергии, момента импульса

Выдержка из похожей работы

…….

Законы сохранения

…..ов, ядер и
элементарных частиц (спин, барионный заряд, и др.). Наиболее важными законами
сохранения являются три: сохранение энергии, импульса и момента импульса.
Они связаны с фундаментальными свойствами пространства и времени и невыполнение
этих законов в каких-либо теориях свидетельствует о несовершенстве теории.
Использование законов сохранения облегчает решение многих задач и часто
позволяет получать информацию о сложных процессах, не вникая глубоко в механизм
этих процессов (столкновение тел, ядерные и химические реакции, превращения
элементарных частиц).
Некоторые законы выполняются всегда (заряда, энергии, импульса, момента
импульса), другие – только при определенных условиях. Так, например, при
скоростях, сравнимых со скоростью света, масса может возрастать при увеличении
скорости. При радиоактивном распаде может изменяться количество вещества.
Здесь мы рассмотрим простейшие законы сохранения, связанные с механикой.
В дальнейшем при изучении термодинамики, электродинамики, атомной и ядерной
физики будут появляться новые законы сохранения.
1. Работа
 
Рассмотрим движение материальной точки вдоль прямой под действием
постоянной силы, направленной вдоль этой прямой.
Работой называется произведение силы на путь, пройденный точкой под действием
этой силы:
.
В
общем случае работой называется скалярное произведение силы на путь
A=Fs=Fs cos α.
Здесь
α – угол между направлением действия силы и перемещением.
Если точка движется по кривой АВ, то ее путь разбивают на малые отрезки,
на каждом из которых записывают выражение для работы
.
Полная
работа равна сумме работ на малых отрезках. Выполняя суммирование и переходя к
пределу, получим выражение для работы в форме интеграла
,
где
АВ – линия интегрирования.
Единицей
энергии и работы является 1 Джоуль – работа, совершаемая силой в 1Н на
пути в 1м.
Мощностью
называется работа, совершаемая силой
в единицу времени:
.
Единица
мощности – 1 Ватт – мощность, при которой за 1с совершается работа в
1Дж.
2.
Кинетическая и потенциальная энергии
Энергия является одной из важнейших характеристик системы материальных
точек. Понятие энергии используется не только в физике, но и в других
естественных науках: химии, биологии, технических науках и пр. При движении
системы ее энергия может меняться и принимать различные формы. Между работой и
энергией существует глубокая связь.
Энергией называется физическая величина, характеризующая способность тела
совершать работу. Энергия – универсальная мера различных форм движений и
взаимодействий. В зависимости от вида движения можно выделить механическую,
тепловую, электромагнитную, атомную и другие виды энергии.
Рассмотрим механическую энергию и свяжем изменение энергии с работой,
производимой над материальной точкой. В механике энергию разделяют на кинетическую
и потенциальную. Первая характеризует движение тела и зависит от
скорости, а вторая – запасенную энергию и зависит от положения тела.
Установим
связь между работой и энергией. По второму закону Ньютона
.
Умножим
обе части на ds = vdt и выполним ряд простейших
преобразований:
.
Кинетической
энергией материальной точки называется выражение
.
Учитывая,
что dA = F ds,
получим
.
Следовательно,
изменение кинетической энергии материальной точки равно работе, произведенной
над этой точкой.
Потенциальной
энергией называется механическая
энергия материальной точки, определяемая положением этой точки и характером сил
взаимодействия этой точки с другими телами и окружающими полями.
Потенциальная
энергия обычно является функцией координат U=U(r). Полная энергия
материальной точки представляет собой сумму кинетической и потенциальной
энергий:
.
Потенциальную
энергию можно рассматривать как запасенную энергию, которую можно превратит…