Физика > Решение проблем с диссипативными силами
С диссипативными силами постоянная механическая энергия меняется по количеству работы, осуществляемой неконсервативными силами (Wc).
Задача обучения
- Выразить соотношения сохранения энергии, которое можно использовать при решении задач с диссипативными силами.
Основные пункты
- При помощи нового соотношения сохранения энергии KEi + PEi + Wnc = KEf +PEf можно использовать тот же принцип решения проблем, что и с консервативными силами.
- Важно то, что количество неконсервативной работы приравнивается к изменению механической энергии.
- Работа, осуществляемая неконсервативными силами (или диссипативными) невозвратно рассеивается в системе.
Термин
Диссипативная сила – сила, ведущая к диссипации. Это процесс, в котором энергия трансформируется из начальной формы в необратимую конечную.
Введение
Вы уже знаете, какие силы называются диссипативными. Пришло время разобраться в методе работы с диссипативными силами. Такая работа необратимо изменяет энергию системы, причем полная механическая энергия (KE + PE) меняется по количеству работы, осуществляемой неконсервативными силами (Wc). Поэтому выходит: KEi + PEi + Wnc = KEf + PEf. Получается, что при использовании новых принципов сохранения энергии, можно применить тот же метод решения проблем, что в и ситуации с консервативными силами.
Пример
У нас есть бейсболист, скользящий по поверхности до полной остановки. При помощи энергетического сохранения вычислите дистанцию скольжения, если его вес 65 кг, начальная скорость 6 м/с, а сила трения – постоянные 450Н.
Бейсболист скользит по поверхности до остановки с дистанцией (d). Трение удаляет кинетическую энергию игрока, выполняя объем работы (fd), приравнивающийся к начальной кинетической энергии
Стратегия: Трение замедляет движение и приводит к остановке, а значит трансформирует кинетическую энергию в другие формы. Работа с трением выступает отрицательной, которая при добавлении к исходной кинетической сводится к нулю. f находится в противоположном направлении движения (θ = 180º, поэтому cosθ = -1), из-за чего Wnc = -fd. Уравнение упрощается до
Решение: В итоге получаем, что d = 2.6 м. Важнее всего то, что количество неконсервативной работы приравнивается к изменению механической энергии.
Раздел Физика |
|||||
Введение | |||||
Работа, выполняемая постоянной силой | |||||
Работа, выполняемая переменными силами | |||||
Теорема Работа-Энергия | |||||
Потенциальная энергия и сохранение энергии | |||||
Мощность | |||||
ПРИМЕР ИССЛЕДОВАНИЯ: Мировое энергопотребление | |||||
Дальнейшие темы |