V-kosmose.com

Решение проблем с диссипативными силами

Физика > Решение проблем с диссипативными силами

 

Изучите диссипативные силы в физике: какие силы называются диссипативными, работа и примеры, закон сохранения энергии, консервативные и неконсервативные силы.

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.