🗊Презентация Работа, энергия, законы сохранения энергии. (Лекция 5)

ЭНЕРГИЯ Посмотрим опыт со свинцовыми шариками Полностью неупругий удар. Закон сохранения количества движения справедлив: до удара суммарный импульс 0 после удара 0. Важно, что нагрелись после удара. Т.е. переход кинетической энергии в тепло. Какую форму описания процесса выбрать, чтобы охарактеризовать процесс преобразования механической энергии в тепло? ЭНЕРГИЯ – количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Условно можно разбить на механическую, внутреннюю, электромагнитную, химическую, ядерную.

Формы энергии

Тело на столе и паровоз в движении Как передается энергия от одного тела к другому? Посредством Работы (размерность как у энергии) Тело на столе лежит, а паровоз на рельсах двигается прямолинейно с V=const. Так как равнодействующие сил в обоих случаях равны 0, то количество движения не меняется. Но в 1-м случае вообще ничего не происходит , а во втором для создания силы тяги нужна энергия и надо совершать работу! Из опыта количество сожженного топлива пропорционально произведению силы тяги на путь. Везде важна работа! Не важно в механике или бизнесе! Чем больше сил (в нужном направлении) Вы приложили при большем перемещении тем больше совершили работу! Или наоборот для перемещения в нужном направлении нужно приложить больше сил и следовательно совершить большую работу. А без серьезной систематической работы в любой области далеко не продвинешься! Вспомним конец прошлой лекции. Природа массы? Масса и энергия? Поле или вещество? Различных видов энергии на химическую, ядерную и т.д. чисто условное - есть различные формы материи Например, электромагнитное поле и «неполевая» масса. Энергия и работа измеряются в одних и тех же единицах. В СИ: работу в 1 Дж = совершает сила 1 Н на пути 1 м. (в системе СГС: 1Дж=107 эрг)

Работа сил

Работа упругих сил пружины

Работа внешней силы

Работа силы тяжести

Работа силы тяжести

Мощность

Мощность Какова мощность китайской электросети? Если их 1.5 Г человек х одну лампочку 100 Вт на каждого = 150 ГВт но + заводы, и т.д. =600 ГВт. В РФ около 200 ГВт. Не путать! Напряжение измеряется в Вольтах (В), а мощность в Ваттах (Вт) (назван в честь Джеймса Ватта 1736 - 1819) Шотландского изобретателя)

Консервативные силы

Консервативные силы К-силы вводятся для формулировки закона сохранения энергии (см. ниже) (для закона сохранения импульса достаточно понятия замкнутой системы рассмотрим сегодня в конце лекции). В консервативных системах (К - сис), как правило речь идет о взаимодействии посредством поля (гравитационное и т.д.). В замкнутых системах (см. ниже) имеются ввиду контактные взаимодействия. Примером К-сис являются солнечная система. Не идеальные К-сис является система с упругими или квазиупругими силами: (при x1=x0) (если сопротивления воздуха и трения нет).

Центральное поле

Примеры консервативных сил

Примеры неконсервативных сил

Потенциальная энергия тела, поднятого на высоту h

Потенциальная энергия сжатой пружины

Кинетическая энергия материальной точки

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия механической системы

Замкнутые системы

Закон сохранения механической энергии

Невыполнение закона сохранения механической энергии

Вечный двигатель не возможен Хорошая альтернатива паровым машинам появилась с созданием двигателей Стирлинга, который мог преобразовывать в работу любую разницу температур. Основной принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянно чередуемых нагревании и охлаждении рабочего тела в закрытом цилиндре. Обычно в роли рабочего тела выступает воздух. При нагревании газа его объём увеличивается, а при охлаждении — уменьшается. Это свойство газов и лежит в основе работы двигателя Стирлинга. Таким образом, при переходе от тёплого источника к холодному источнику происходит расширение и сжатие газа, находящегося в цилиндре. Разницу объёмов газа можно превратить в работу, чем и занимается двигатель Стирлинга.

Цикл Стирлинга