Краткий конспект подготовки к ЗНО по физике №10 "Закон сохранения импульса. Работа. Мощность. КПД"

Конспект 10. Закон сохранения импульса. Работа. Мощность. КПД.

Тема: Законы сохранения в механике

1. Импульс

Определение. Импульс тела () – векторная величина, которая является мерой механического движения тела.
 – импульс тела, 
Замечание. Более редко употребляемый на сегодняшний день синоним термина импульс – количество движения.
 – второй закон Ньютона в импульсной форме
Где  – изменение импульса тела или  – импульс силы, 
Закон сохранения импульса – суммарный векторный импульс замкнутой системы тел является постоянной величиной.
 – закон сохранения импульса
 – закон сохранения импульса для использования при решении задач
Замечание. Закон сохранения импульса выполнен только для замкнутой системы тел.
Определение. Замкнутые системы тел – системы, в которых тела взаимодействуют только внутренними силами.
Определение. Внутренние силы системы – силы, которые характеризуют взаимодействие тел системы между собой.
Виды идеальных ударов:
1) Определение. Абсолютно упругий удар – соударение тел, при котором выполнен закон сохранения механической энергии (см. конспект «Закон сохранения энергии»).
2) Определение. Абсолютно неупругий удар – соударение тел, при котором взаимодействующие тела соприкасаясь образуют единое целое и движутся с одинаковой скоростью в одном направлении.
Замечание. Закон сохранения механической энергии при абсолютно неупругом ударе не выполняется (см. конспект «Закон сохранения энергии»).
Определение. Реактивное движение* – движение, которое возникает вследствие отделения с определенной скоростью от тела каких-то его частей.

2. Работа. Мощность. КПД

Определение. Механическая работа (A,[A]=Дж) – скалярная величина, характеризующая результат действия силы () на процесс перемещения (), оно же – работа силы.
 – механическая работа, Дж
Где α – угол между векторами  и , град (рад)

Знаки работы:
1) А>0, если α∈[0;90° ]. Пример. Работа силы тяги, способствующей движению.
2) А=0, если α=90°. Пример. Работа силы нормальной реакции опоры.
3) А<0, если α∈[90°;180°]. Пример. Работа силы трения, которая оказывает сопротивление движению.
– работа силы тяжести при опускании тела, Дж
 – работа силы тяжести при поднимании тела, Дж
Где ∆h – модуль изменения высоты тела, м
Определение. Мощность (P,[P]=Вт) – величина, характеризующая скорость выполнения работы.
 – мощность, Вт
Где t – время выполнения работы, с
 – мощность силы тяги, Вт
Где υ – скорость движения тела под действием силы тяги, м/с
Определение. КПД (коэффициент полезного действия) (η,[η]=% или ед.) – величина, характеризующая эффективность работы устройства.
– КПД, %
Где Апол – полезная работа, т.е. работа, которую устройство обязано выполнять по своему предназначению, Дж
Азат – затраченная работа (общая), т.е. работа, которую устройство выполняет изначально для дальнейшего преобразования в полезную работу, Дж
Замечание. Реальный КПД всегда меньше 100% (1), т.е. Азат>Апол.
Определение. Простой механизм – устройство для преобразования силы (уменьшения или увеличения).
КПД основных простых механизмов*:
1)  – КПД рычага, %
Где , Н – сила, совершающая полезную работу и приложенная к плечу , м
, Н – сила, совершающая затраченную работу и приложенная к плечу , м
2)  – КПД подвижного блока, %
Где T – сила натяжения нити, с которой тянут закрепленное на блоке тело, Н
Рт – вес тела, поднимаемого блоком, Н
Рб – вес самого блока, Н
3)  – КПД наклонной плоскости, %
Где m – масса груза, который вытаскивают наверх по наклонной плоскости, кг
h – высота наклонной плоскости, м
Fтяги – сила, с которой равномерно тянут груз, Н
l – длина наклонной плоскости, м