|
Читайте также: |
Кафедра физики
И биомедицинской техники
| «Утверждаю» Заведующий кафедрой _________________ С.И. Шарапов «____»___________ 2010 г. |
ЛЕКЦИЯ № 07
по разделу «Механика»
учебного курса «Общая физика»
для технических специальностей металлургического факультета
(1 семестр изучения физики)
Условия равновесия механической системы.
Соударения.
1. Условия равновесия механической системы.
2. Потенциальная кривая.
3. Потенциальный барьер, потенциальная яма.
4. Абсолютно упругий удар.
5. Абсолютно неупругий удар.
6. Пример упругого соударения.
Составил: _____________ Еремеев Б.Н.
Липецк – 2010
Лекция 07. УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ. УДАР
Условия равновесия механической системы.
Потенциальная кривая. Условия равновесия.
Потенциальный барьер, потенциальная яма.
Рассмотрим движение материальной точки в одной плоскости (рис.6.3). Это означает, что ее положение может быть определено с помощью одной величины, например координаты x.
В качестве примера можно привести шарик, скользящий без трения по изогнутой в вертикальной плоскости проволоке. Аналогичным примером может служить прикрепленный к концу пружины шарик, скользящий без трения по горизонтальной направляющей (рис. 6.3.а).
  |
На шарик действует консервативная сила: в первом случае – сила тяжести, во втором – упругая сила деформируемой пружины. На графиках представлены потенциальные кривые – зависимости потенциальной энергии от перемещения U(x).
Поскольку шарики движутся без трения, сила реакции опоры перпендикулярна вектору скорости шарика, поэтому работы над шариком не совершает. Следовательно, имеет место сохранение энергии:
Условия равновесия твердого тела
Из последнего следует, что кинетическая энергия частицы может возрастать только за счет уменьшения потенциальной энергии. Поэтому, если частица находится в таком состоянии, что ее скорость равна нулю, а потенциальная энергия имеет минимальное значение, то без воздействия извне она не может прийти в движение, т.е. будет находиться в устойчивом равновесии (т.В).
Т.к. при небольшом отклонении шарика (частицы) от положения равновесия, возникающие силы (стремящиеся минимизировать потенциальную энергию) будут стремиться возвратить его в положение равновесия (т.В).
Точка D при отсутствии скорости шарика (частицы) также будет точкой его равновесия. Но это равновесие будет неустойчивым, т.к. при небольшом отклонении шарика от положения равновесия, возникающие силы (стремящиеся минимизировать потенциальную энергию) будут стремиться отклонить его от положения равновесия.
Если шарик находится на горизонтальном участке (уч.EF) потенциальной кривой, то его равновесие безразличным, т.к. при небольшом отклонении на шарик не будут действовать силы, стремящиеся изменить его положение, и он останется в новом положении.
Зная вид потенциальной кривой, можно сделать ряд заключений о характере движения материальной точки (тела). Согласно рисунка 6.3. м.т. может совершать движение либо в пределах от x1 до x2, либо от x3 до ∞.
Потенциальный барьер
В областях x < x1 и x2 < x < x3 частица проникнуть не может, т.к. ее потенциальная энергия не может стать больше полной энергии. Если бы это случилось, то кинетическая энергия стала бы отрицательной.
Таким образом, область x2 < x < x3 представляет собой потенциальный барьер, через который частица проникнуть не может, имея данный запас полной энергии.
Потенциальная яма
Область x1 < x < x2 называется потенциальной ямой, т.к. без воздействия извне, частица не сможет ее покинуть.
Если частица при своем движении не может удалиться на бесконечность, движение называется финитным. Если же частица может уходить сколь угодно далеко, движение называется инфинитным. Частица в потенциальной яме совершает финитные движения.
Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 109 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| и взвешенных веществ | | | Удар (соударение) |