Базовые понятия теории и методические рекомендации по решению задач. Элементарной работой силы называется мера действия силы, равная скалярному произведению силы на элементарное перемеще­ние точки её приложения (дифференциал

Элементарной работой силы называется мера действия силы, равная скалярному произведению силы на элементарное перемеще­ние точки её приложения (дифференциал радиус-вектора)

или

.

Элементарная работа силы является алгебраической величиной:

1) d ' A >0, если угол между силой и перемещением меньше 90°;

2) d ' A <0, если угол между силой и перемещением больше 90°;

3) d ' A =0, если сила и перемещение точки ее приложения пер­пендикулярны.

При задании движения точки в прямоугольных декартовых ко­ординатах для вычисления элементарной работы силы используется формула

,

а при задании движения точки естественным способом - зависи­мость

,

где - проекция силы на касательную к траектории точки; s - ду­говая координата.

При вращении твердого тела вокруг неподвижной оси элемен­тарная работа сил, приложенных к телу, вычисляется по формуле

,

где М_z - сумма моментов сил относительно оси вращения z; - угол поворота.

Работой силы на конечном перемещении называется вели­чина, равная криволинейному интегралу от элементарной работы, взятому вдоль дуги М_OМ, описанной точкой приложения силы при этом перемещении

.

При задании движения точки в прямоугольных декартовых координатах работа силы вычисляется по формуле

,

при задании движения точки естественным способом -

,

где s ₀, s - значения дуговой координаты точки приложения силы в начальном и конечном ее положениях.

При вращении твердого тела вокруг неподвижной оси работа сил, приложенных к телу, вычисляется по формуле

,

где М_z - сумма моментов сил относительно оси вращения z, а φ ₀ и φ - значения угла поворота в начальном и конечном положениях тела.

Мощностью силы называетсяфизическая величина, равная отношению произведённой рабо­ты к промежутку времени её совершения, т.е.

,

где d'A - элементарная работа силы за элементарный промежуток времени dt.

При вращении твердого тела вокруг неподвижной оси мощность сил, приложенных к телу, вычисляется по формуле

,

где M_z - сумма моментов сил относительно оси вращения z; = проекция угловой скорости тела на ось вращения.

Кинетической энергией материальной точки называется скалярная величина, равная половине произведения массы на квад­рат ее скорости, т.е.

.

Кинетической энергией механической системы называется сумма кинетических энергий всех материальных точек, входящих в состав системы

,

где m_k - масса, a v_k - скорость точки M_k (k - 1, 2,..., п).

Кинетическую энергию механической системы можно предста­вить в виде

, (12.1)

где М - масса системы; v_c - скорость центра масс; T ’ - кинетическая энергия системы в ее движении относительно осей неизменного на­правления с началом в центре масс.

Соотношение (12.1) выражает теорему Кенига. Кинетическая энергия механической системы в общем случае ее движения равна сумме кинетической энергии движения системы вместе с центром масс и кинетической энергии системы при ее движении относительно центра масс: