ТЕОРЕМА ОБ ИЗМЕНЕНИИ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МНХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Изменение кинетической энергии материальной системы на ее конечном перемещении равно сумме работ всех внешних и внутренних сил на этом перемещении:

,

где Т0 – начальное значение кинетической энергии системы.

Формулы для подсчёта кинетической энергии

Твердого тела в различных видах его движения

1. Тело движется поступательно

Скорости всех точек твердого тела одинаковы и равны скорости центра масс тела, поэтому:

,

где М – масса твердого тела, кг; Vc – скорость центра масс тела, м/с.

Тело вращается вокруг неподвижной оси

,

где Jz – момент инерции тела относительно оси вращения тела, кг·м2; угловая скорость вращения тела, 1/c.

Тело совершает плоское движение

Плоское движение может быть рассмотрено как сумма поступательного движения тела со скоростью центра масс и вращательного движения тела вокруг оси Сz', перпендикулярной присоединенной плоскости и проходящей через центр масс тела, поэтому:

,

где JСz' – момент инерции тела относительно оси вращения Сz', кг·м2; - угловая скорость вращения тела, 1/c; М – масса твердого тела, кг; Vc – скорость центра масс тела, м/с.

Тело вращается вокруг неподвижной точки

,

где Jω – момент инерции тела относительно мгновенной оси скоростей, кг·м2.

Примечание: 1. Момент инерции цилиндра: 2. Момент инерции ступенчатого шкива: 3. Момент инерции блока, масса которого равномерно распределена по ободу:

Примеры вычисления работы сил

1. Сумма работ внутренних сил системы в общем случае отлична от нуля.

2. Если материальная система представляет собой абсолютно твердое тело, то сумма работ внутренних сил равна нулю.

3. Работа любой силы равна нулю, если сила приложена в неподвижной точке, скорость которой равна нулю в данный момент времени.

4. Работа внутренних сил натяжений гибких нерастяжимых тросов, канатов и т.п. равна нулю.

5. Работа силы тяжести равна произведению веса материальной системы на вертикальное перемещение центра масс, взятому со знаком «плюс», если центр масс опускается, и со знаком «минус», если центр масс поднимается: А=± Mghc, где М – масса материальной системы, кг; hc – вертикальное перемещение центра масс, м; g – ускорение свободного падения, м/с2.

6. Работа силы, приложенной к вращающемуся вокруг оси абсолютно твердому телу, равна: А=± MП(φ-φ0), где MП- момент пары сил, приложенной к телу, Нм; φ-φ0 – значение конечного угла поворота тела.

7. Работа силы трения: А= - Fтр·S, где S- перемещение, м. Работа силы трения всегда отрицательна.

8. Работа сил упругости пружины: А=0,5с∙(λ20 - λ21), где с - коэффициент жесткости пружины; λ - удлинение пружины, м. Работа положительна при λ0> λ1 и отрицательна при λ0< λ1.

 

 

ЗАДАЧА Д3