Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина





НазваниеКурс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина
страница9/13
Дата публикации16.09.2013
Размер0.7 Mb.
ТипКонспект
100-bal.ru > Математика > Конспект
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13

Тема 9.

Потенциальное силовое поле


9.1. Потенциальная энергия

Потенциальными или консервативными силами называются силы, работа которых не зависит ни от траектории, по которой движется точка приложения силы, ни от характера этого движения, а определяется только начальным и конечным положением точки.

Силовым полем называется область пространства, в которой на помещенную туда материальную точку действует сила, однозначно определенная в любой момент времени по величине и по направлению:

.

Силовое поле называется стационарным, если действующая в нем сила не зависит от времени:

.

Силовое поле называется однородным, если действующая в нем сила постоянна как вектор:

.

Силовое поле называется потенциальным или консервативным, если для него существует функция координат , такая, что проекции действующей силы могут быть вычислены через ее частные производные:

(9.1)

Эта функция называется потенциальной энергией.

Потенциальной энергией механической системы называется сумма потенциальных энергий ее точек:

.

Для исследования скалярных функций нескольких переменных используют векторную функцию, которую называют градиентом:



Так как то можно записать, что

(9.2)

Силовое поле является потенциальным при выполнении следующих условий:

(9.3)

Примечания:

  • Из (9.1) следует, что если П(x,y,z) потенциальная функция, то П(x,y,z)+C является потенциальной функцией того же самого силового поля.

  • Из (9.3) следует, что однородное силовое поле всегда является потенциальным.

9.2. Работа и мощность потенциальной силы

В соответствии с (9.1) элементарная работа потенциальной силы равна:



То есть для потенциальной силы элементарная работа представляет собой полный дифференциал некоторой функции координат:

(9.4)

Из (9.4) следует, что мощность потенциальной силы равна:

(9.5)

Вычислим работу потенциальной силы конечном перемещении материальной точки по произвольной траектории из положения в другое положение:



или

(9.6)

Работа потенциальной силы равна разности начального и конечного значений потенциальной энергии и не зависит от вида траектории и характера движения.

По этой причине работа потенциальной силы при перемещении по замкнутому контуру всегда равна нулю.



Рис. 9.1

Примеры:

  • Потенциальным является поле силы тяжести. Потенциальная энергия в поле силы тяжести зависит только от положения материальной точки по вертикали (от координаты z) и равна П = mgz.

  • Потенциальная энергия системы материальных точек в поле силы тяжести зависит только от положения центра масс системы по вертикали (от координаты zС) и равна П = mgzС.

  • Потенциальным является поле силы упругости. Потенциальная энергия зависит только от смещения точки в направлении растягиваемого или сжимаемого элемента (координаты x) и равна П = cx2/2.

9.3. Консервативная механическая система

Консервативной называется механическая система, в которой полная механическая энергия сохраняется постоянной:

Полная механическая энергия системы равняется сумме кинетической и потенциальной энергий:



Рассмотрим материальную точку М, на которую действуют только потенциальные силы.

При перемещении из точки М0 в точку М суммарная работа сил будет равна разности начального и конечного значений потенциальной энергии:



В то же время суммарная работа сил равна изменению кинетической энергии (теорема об изменении кинетической энергии в интегральной форме):



Правые части этих равенств равны, то есть

или ,

откуда следует, что

или

Вывод:

  • Если все действующие в системе силы потенциальны, то эта система является консервативной.

  • Если в системе действуют непотенциальные силы, то полная механическая энергия сохраняться не будет, часть ее будет переходить в другие формы энергии (тепловую и т.п.) и рассеиваться. Такие системы называются неконсервативными или диссипативными ( dissipation ─ рассеивание).


1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13

Похожие:

Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconКонспект лекций по высшей математике. В 2 частях. Часть М.: Айрис-пресс,...
Баранова Е. С., Васильева Н. В., Федотов В. Л. Практическое пособие по высшей математике. Типовые расчеты. Учебное пособие. — Спб:...
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconПрикладная математика
Загузов И. С.,Головинский В. Н., Федечев А. Ф. и др. Введение в специальность (Механика). Часть II. Механика деформируемого твердого...
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconУчебное пособие
С 59 Общая теория социальной коммуникации: Учеб­ное пособие. — Спб.: Изд-во Михайлова В. А., 2002 г. — 461 с
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconУчебное пособие Тамбов 2002 г. Авторы составители: Кузьмина Н. В,...
Учебное пособие «Создание Web-сайтов» предназначено для слушателей курсов повышения квалификации на базе Тамбовского рц фио по программе...
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconПрограмма дисциплины дпп. Ф. 02. «Основы теоретической физики. Квантовая механика»
Курс квантовой механики предназначен для студентов группы углубленной научной подготовки, планирующих выполнение курсовых и дипломных...
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconКурс лекций по психодиагностике -херсон, хф омурч «Украина», 2008 г. 155 стр
Спб.: Питер, 2001. – 688 с. (Серия «Мастера психологии»); Психологическая диагностика: Учебник для вузов/Под ред. М. К. Акимовой,...
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconБ 9 Теоретическая и техническая механика
Г 52 Теоретическая механика. Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов 2 курса заочной формы обучения...
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconТеоретическая механика введение в теоретическую механику
Г 52 Теоретическая механика. Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов 2 курса заочной формы обучения...
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconДисциплины: Теоретическая механика
Д. ф м н профессор Жуковский Владимир Чеславович, кафедра теоретической физики физического факультета мгу,, +7(495)939–31–77
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconКонспект лекций по высшей математике М, Айрис,2005 Беклемишева Л....
Курс высшей математики. Введение в математический анализ. Дифференциальное исчисление. Лекции и практикум: Учебное пособие / Под...
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconПрактикум по финансовому менеджменту. Конспект лекций с задачами...
Гончарук О. В., Кныш М. И., Шопенко Д. В. Управление финансами на предприятии Учебное пособие. Спб.: Дмитрий Буланин, 2006. – 450...
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconКурс лекций для вузов. Спб.: Лань, М.: Омега-Л, 2004. 224 с
Михайловский В. Н. Концепции современного естествознания( курсов лекций для вузов [Текст]). – Спб.: Ивэсэп, Знание, 1997. – 157 с....
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconКурс лекций по психологии и педагогике Часть I учебное пособие
Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова 1
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconКурс лекций по психологии и педагогике Часть III учебное пособие
Лекция 12. Основные вопросы управления образованием и организации учебного процесса 72
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconКурс лекций по физической и коллоидной химии с
Учебное пособие предназначено для студентов и преподавателей тгму. Душанбе. Ирфон, 2011 г., 198 с
Курс лекций по теоретической механике. Ч. 1 Спб.: Виту, 2002. Теоретическая механика. Динамика. Учебное пособие / А. С. Аистов, А. С. Баранова, Н. Ю. Трянина iconА. О. Баранов макроэкономика II курс лекций Учебное пособие Новосибирск 2003
Инвестиции в основной капитал как один из факторов долгосрочного экономического роста 6


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск