Физика, основы теории (стр. 3 из 14)
В случае отсутствия внешних сил систему называют замкнутой.
Импульсом системы называют векторную сумму импульсов тел, образующих систему
.Группу тел, взаимодействующих не только между собой, но и с телами, не входящими в состав этой группы, называют незамкнутой системой. Силы, с которыми на тела данной системы действуют тела, не входящие в эту систему, называю внешними (обычно внешние силы обозначают буквой
, а внутренние силы – буквой 
.Рассмотрим взаимодействие двух тел в незамкнутой системе. Изменение импульсов данных тел происходит как под действием внутренних сил, так и под действием внешних сил.
Согласно второму закону Ньютона, изменения импульсов рассматриваемых тел у первого и второго тел составляют
где t – время действия внешних и внутренних сил. Почленно сложив данные выражения, получим
.В этой формуле
- полный импульс системы, 
(согласно третьему закону Ньютона), 
- равнодействующая всех внешних сил, действующих на тела данной системы. С учетом вышеизложенного получаем формулу 
, из которой следует, что полный импульс системы изменяется только под действием внешних сил. Если же система замкнутая, т.е. 
, то 
и, следовательно, 
.Закон сохранения импульса для замкнутой системы тел формулируется следующим образом: импульс замкнутой системы тел остается постоянным при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.
На законе сохранения импульса основано реактивное движение.
9. Механическая работа и мощность
Если действующая на тело сила
вызывает его перемещение 
, то действие силы характеризуется механической работой 
, где 
- угол между направлением силы и перемещения. Формула справедлива для случая когда тело движется прямолинейно и действующая на него сила остается постоянной. Если сила изменяется, то 
.Механическая работа является мерой изменения энергии. За единицу работы в системе Си принимают джоуль (Дж).
Средней мощностью
называют величину, равную отношению работы 
к промежутку времени 
, за который она совершается 
.Мгновенная мощность определяется по формуле
. Учитывая, что 
, получаем 
, где v – мгновенная скорость.За единицу мощности в системе СИ принимают ватт (Вт).
На практике часто применяют внесистемную единицу мощности – лошадиную силу.
1 л.с. = 735 Вт
10. Кинетическая и потенциальная энергия
Физическая величина, характеризующая способность тела или системы тел совершать работу, называется энергией.
Энергия может быть обусловлена движением тела с некоторой скоростью (кинетическая энергия), а также нахождением тела в потенциальном поле сил (потенциальная энергия).
Кинетическая энергия
Рассмотрим случай, когда тело массой m под действием силы F изменяет свою скорость от
до 
. Определим работу силы, приложенной к телу 
. 
.Так как механическая работа является мерой изменения энергии, то величина
представляет собой энергию, обусловленную движением тела. Энергию, которой обладает тело вследствие своего движения называют кинетической
.Работа совершаемая силой при изменении скорости тела, равна изменению кинетической энергии тела
Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести
При падении тела массой m с высоты
до высоты 
над Землей сила тяжести совершает работу 
или 
.Сила тяжести является консервативной силой, а поле тяготения – потенциальным. Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком
.Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести
.Энергия, которая определяется взаимным расположением тел или частей одного и того же тела называется потенциальной.
11. Закон сохранения полной механической энергии
Рассмотрим движение тела в замкнутой системе, в которой действуют только консервативные силы. Пусть, например, тело массой m свободно падает. При переходе тела из состояния 1 в состояние 2 сила тяжести совершает работу
.В то же время
. Следовательно, 
. Преобразовав данное выражение, получим 
.Сумма кинетической и потенциальной энергии тела называется полной механической энергией тела.
Согласно закону сохранения полной механической энергии: полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих друг с другом только консервативными силами, при любых движениях этих тел не изменяется. Происходят лишь взаимные превращения потенциальной энергии в кинетическую и обратно.
Системы, в которых сохраняется полная механическая энергия, называются консервативными.
Системы, в которых полная механическая энергия не сохраняется называются диссипативными (диссипация – переход энергии в другой вид, например, механической во внутреннюю).
В общем случае закон сохранения энергии в природе формулируется следующим образом:
Энергия тел никогда не исчезает и не появляется вновь: она лишь превращается из одного вида в другой или переходит от одного тела к другому.
12. Основные положения молекулярно-кинетической теории и их опытное обоснование. Масса и размеры молекул
Теорию, объясняющую строение и свойства тел на основе закономерностей движения и взаимодействия частиц, из которых состоят тела, называют молекулярно-кинетической.
Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) формулируются следующим образом:
1. Любое вещество имеет дискретное (прерывистое) строение. Оно состоит из отдельных частиц (молекул, атомов, ионов), разделенных промежутками.
2. Частицы находятся в состоянии непрерывного хаотического движения, называемого тепловым.
3. Частицы взаимодействуют друг с другом. В процессе их взаимодействия возникают силы притяжения и отталкивания.
Справедливость МКТ подтверждается многочисленными наблюдениями и фактами.
Наличие у веществ проницаемости, сжимаемости и растворимости свидетельствует о том, что они не сплошные, а состоят из отдельных, разделенных промежутками частиц. С помощью современных методов исследования (электронные и ионные микроскопы) получены изображения наиболее крупных молекул.