Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остается неизменной

Закон сохранения механической энергии

Если тела, составляющие замкнутую механическую систему, взаимодействуют между собой только посредством сил тяготения и упругости, то работа этих сил равна изменению потенциальной энергии тел, взятому с противоположным знаком:

По теореме о кинетической энергии эта работа равна изменению кинетической энергии тел (см. §1.19):

Следовательно

или

Это утверждение выражает закон сохранения энергии в механических процессах. Он является следствием законов Ньютона. Сумму E = E_k + E_p называют полной механической энергией. Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой консервативными силами, то есть силами, для которых можно ввести понятие потенциальной энергии.

17)

Давле́ние — физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы , действующей на малый элемент поверхности, к его площади:

18) Закон Паскаля формулируется так:

Возмущение давления, производимое на покоящуюся несжимаемую жидкость, передается в любую точку жидкости одинаково по всем направлениям.

Закон сформулирован французским учёным Блезом Паскалем^[1].

Следует обратить внимание на то, что в законе Паскаля речь идет не о давлениях в разных точках, а о возмущениях давления, поэтому закон справедлив и для жидкости в поле силы тяжести. В случае движущейся несжимаемой жидкости можно условно говорить о справедливости закона Паскаля, ибо добавление произвольной постоянной величины к давлению не меняет вида уравнения движения жидкости (уравнения Эйлера или, если учитывается действие вязкости, уравнения Навье – Стокса), однако в этом случае термин закон Паскаля как правило не применяется. Для сжимаемых жидкостей (газов) закон Паскаля, вообще говоря, несправедлив.

На основе закона Паскаля работают различные гидравлические устройства: тормозные системы, гидравлические прессы и др.

Гидравлический пресс — это простейшая гидравлическая машина, предназначенная для создания больших сжимающих усилий. Ранее назывался «пресс Брама» так как изобретён и запатентован Джозефом Брама в 1795 году.

19)Давление жидкости на дно и стенки сосуда

Значит если в сосуд налить жидкость, то она в отличии от твердого тела будет оказывать давление не только на дно, но и на стенки этого сосуда.

В принципе рассчитывать давление, которое оказывает жидкость на дно и стенки сосуда можно по "обычной" формуле

p = P / S

Давайте преобразуем эту формулу. Зная, что P = mg, а m = ρV:

p = P / S = mg / S = ρVg / S = ρgh

Для справки: мы сократили объём, зная, что V = Sh, следовательно h = V / S

В принципе, данную формулу не только для жидкостей, но и для газов. Также её можно использовать для твёрдых тел, учитывая что твёрдое тело будет давить только на дно.

Сообщающиеся сосуды

Сообщающиеся сосуды — сосуды, имеющие в нижней части соединительные каналы.

В сообщающихся сосудах любой формы свободные поверхности покоящейся однородной жидкости находятся на одном уровне (если влияние капиллярных сил пренебрежимо мало). Если же в сообщающиеся сосуды налиты жидкости с различной плотностью, то при равенстве давлений высота столба жидкости с меньшей плотностью будет больше высоты столба жидкости с большей плотностью.

20) Атмосферное давление — давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность. Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле. Атмосферное давление измеряется барометром. Нормальным атмосферным давлением называют давление на уровне моря при температуре 15 °C. Оно равно 760 мм рт.ст. (Международная стандартная атмосфера — МСА, 101,325 кПа). Изменение атмосферного давления свысотой.

Известно, что в горах труднее дышать, асовременные самолеты и полеты на высоте до 10 км уже требуютгерметизации и поддержания нормального давления воздуха. Когда об этом незнали, первые полеты и случаи разгерметизации приводили к гибели людей. Этопоказывает, что плотность и давление воздуха падает с высотой и определяетстроение атмосферы.

Впервые это показал Паскаль, поднявшись на горус ртутной трубкой Торричели, заметил уменьшение высоты ртутного столба на 7.5 см; при спуске высотаувеличилась обратно. Он же установил закон Паскаля для жидкостей и связьдавления с высотой.

Давление падает с подъемом в воздухе, как и вводе. Но в жидкости изменение давление легко рассчитать по формуле р=ρgh,благодаря несжимаемости, постояннойплотности жидостей. Но газы в отличии от жидкостейне сохраняют объем и плотность, сжимаются и расширяются с изменением давления.

Поэтому хотя массу воздуха атмосферы оценить очень легко (510¹⁸кг,з.5.1.5), закон падения давления с высотой – т.н.барометрическая формула имеет характер степени. Астроном Галлей в 1686 г.показал, что законБойля определяет зависимость давления от высоты по гиперболе и оценил высотуатмосферы до в 3000 раз меньшей плотности в 72 км, что объяснялодлительность сумерек (из-за освещения Солнцем атмосферы выше Земли).Давление и плотность воздухапостепенно снижается до 0 на границах атмосферы, строго не определенных.

Нанебольшой высоте можно считать, что уменьшение давления на 1 мм рт.ст. отвечает подъемуна 12 м,или 100 Па на 8-9 м,на 1%=1 кПа на 90 м.Тогда на высоте 1 кмдавление получается меньше на 1000/12=83 мм рт.ст.Если давление науровне моря 760 ммрт.ст., то на 1 км– 677 ммрт.ст., заметно меньше. (Но понятно, что для больших высот этой формулойпользоваться нельзя, т.к. на 10км давление не уменьшится на 830 мм, ниже 0. На высоте 6 км давление и плотностьвоздуха падает в 2, а не в 3 раза).

Понятно, почему выше в горах уже трудно дышатьи для восхождения альпинисты берут с собой кислородные маски.

Измеряя уменьшение давления, таким образомможно найти высоту подъема. Так ее измеряют приборы – альтиметры или обычныебарометры-анемометры с делениями в м/км.

Закон Архимеда формулируется следующим образом^[1]: на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная объему вытесненной этим телом жидкости (или газа). Сила называется силой Архимеда:

где — плотность жидкости (газа), — ускорение свободного падения, а — объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Если тело плавает на поверхности или равномерно движется вверх или вниз, то выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма.

Дата добавления: 2015-04-24; Просмотров: 585; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!