Динамика вращательного движения. Лекция 4

Содержание

Слайд 2

Основной закон динамики вращательного движения Момент импульса и закон его сохранения. Аналогия поступательного и вращательного движения.

Основной закон динамики вращательного движения
Момент импульса и закон его сохранения.
Аналогия поступательного

и вращательного движения.
Слайд 3

Основное уравнение динамики вращательного движения

Основное уравнение динамики вращательного движения

 

Слайд 4

 

Слайд 5

Анализ поведения систем показывает, что кроме энергии и импульса существует ещё

Анализ поведения систем показывает, что кроме энергии и импульса существует ещё

одна механическая величина, с которой также связан закон сохранения – это момент импульса.

Закон сохранения момента импульса

 

Слайд 6

Закон сохранения момента импульса

 

Закон сохранения момента импульса

Слайд 7

Уравнение моментов

Уравнение моментов

 

 

Слайд 8

 

 

Слайд 9

Закон сохранения момента импульса

Закон сохранения момента импульса

 

Слайд 10

Аналогия двух видов движения:

Аналогия двух видов движения:

Слайд 11

Слайд 12

Контрольные вопросы Дайте определение момента импульса материальной точки. Сформулируйте основной закон

Контрольные вопросы
Дайте определение момента импульса материальной точки.
Сформулируйте основной закон динамики вращательного

движения.
В чем состоит физический смысл момента инерции?
Слайд 13

Законы сохранения в механике Работа и мощность. Кинетическая энергия поступательного движения.

Законы сохранения в механике

Работа и мощность.
Кинетическая энергия поступательного движения.
Потенциальная энергия.
Полная механическая

энергия системы тел. Закон сохранения механической энергии. Закон сохранения и превращения энергии.
Кинетическая энергия вращения. Полная энергия движущегося тела.
Импульс материальной точки. Импульс системы. Закон сохранения импульса.
Момент импульса. Закон сохранения момента импульса.
Слайд 14

РАБОТА и МОЩНОСТЬ Элементарной работой силы F на перемещении dr называется

РАБОТА и МОЩНОСТЬ

Элементарной работой силы F на перемещении dr называется скалярная

величина
dA = F·dr = F·cosα·ds = Fsds

 

 

Если сила F – переменная, то

Единица работы — джоуль (Дж):
1 Дж — работа, совершаемая силой 1 Н на пути 1 м (1 Дж = 1 Н·м)

Слайд 15

Работа силы

Работа силы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Слайд 16

Мощность Чтобы охарактеризовать скорость совершения работы, вводят понятие мощности N: Единица

Мощность

Чтобы охарактеризовать скорость
совершения работы, вводят понятие
мощности N:

 

Единица мощности — ватт (Вт):
1

Вт — мощность, при которой за время 1 с совершается работа 1 Дж (1 Вт = = 1 Дж/с)
Слайд 17

Кинетическая энергия Единица кинетической энергии — джоуль (Дж), совпадает с единицей работы

Кинетическая энергия

 

Единица кинетической энергии — джоуль (Дж), совпадает с единицей работы

Слайд 18

Кинетическая энергия системы является функцией состояния ее механического движения, т.к. зависит

Кинетическая энергия системы является функцией состояния ее механического движения, т.к. зависит

только от скоростей vi движения и масс mi материальных точек, входящих в систему.

В разных инерциальных системах отсчета, движущихся друг
относительно друга, скорость тела, а следовательно, и его кинетическая энергия будут неодинаковы. Таким образом, кинетическая энергия зависит от выбора системы отсчета.

 

n – количество материальных точек
в системе

Слайд 19

Потенциальная энергия Пусть взаимодействие тел осуществляется посредством силовых полей (например, поля

Потенциальная энергия

Пусть взаимодействие тел осуществляется посредством силовых полей (например, поля упругих

сил, поля гравитационных сил), характеризующихся тем, что
работа, совершаемая действующими силами при перемещении тела из одного положения в другое, не зависит от того, по какой траектории это перемещение произошло, а зависит только от начального и конечного положений.
Такие поля называются потенциальными,
а силы, действующие в них, - консервативными.
Слайд 20

Работа и потенциальная энергия Потенциальная энергия П зависит от взаимного расположения

Работа и потенциальная энергия

Потенциальная энергия П зависит от взаимного расположения тел!

 

 

 

 

 

 

 

Для

изменения потенциальной энергии системы необходимо совершить работу!
Слайд 21

Градиент указывает направление наиболее быстрого изменения потенциальной энергии в пространстве Сила

 

Градиент указывает направление наиболее быстрого изменения
потенциальной энергии в пространстве

Сила равна

градиенту потенциальной энергии со знаком минус
Слайд 22

Полная механическая энергия Полная механическая энергия системы равна сумме кинетической и

Полная механическая энергия

Полная механическая энергия системы равна сумме кинетической и потенциальной

энергий.
Е = Т + П
Полная механическая энергия системы — энергия механического движения и взаимодействия:
Потенциальная энергия системы является функцией состояния системы, т.к. она зависит только от конфигурации системы и ее положения по отношению к внешним телам.
Слайд 23

Изменение полной механической энергии системы при переходе из одного состояния в

Изменение полной механической энергии системы при переходе из одного состояния в

другое равно работе,
совершенной при этом внешними неконсервативными силами

 

Т+П = E = const

Закон сохранения механической энергии:
В замкнутых консервативных системах полная механическая энергия сохраняется

Могут происходить лишь превращения кинетической энергии в потенциальную и обратно в эквивалентных количествах так, что полная энергия остается неизменной

Слайд 24

В системе, в которой действуют также неконсервативные силы, например силы трения,

В системе, в которой действуют также неконсервативные силы, например силы трения,


полная механическая энергия системы не сохраняется.
Следовательно, в этих случаях закон сохранения механической энергии неприменим. Однако при «исчезновении» механической энергии всегда возникает эквивалентное количество энергии другого вида (тепловой).
Таким образом,
энергия никогда не исчезает и не появляется вновь,
она лишь превращается из одного вида в другой.
В этом и заключается физическая сущность
Закона сохранения и превращения энергии
сущность неуничтожимости материи и ее движения
Слайд 25

Кинетическая энергия вращающегося тела

 

Кинетическая энергия вращающегося тела

 

Слайд 26

Кинетическая энергия вращающегося тела

 

Кинетическая энергия вращающегося тела