8. Күш жұмысына анықтама беріңіз. Потенциал және потенциал емес күштерді түсіндіріңіз. Потенциалды энергияның нормалау деген не? Энергияның сақталу заңын сипаттаңыз. Жұмыс деп әсерлесуші денелердің бір-бірімен энергия алмасуының сандық өлшемін айтады. тұрақты күштің жасаған жұмысы A деп, күш модулі мен орын ауыстырудың және олардың арасындағы бұрыштың косинусының көбейтіндісін айтамыз. A = Fs cos α
F – денеге түсірілген күш, S – орын ауыстыру, - күш бағытымен орын ауыстыру арасындағы бұрыш. Жұмыс – скалярлық шама. Егер күш бағыты мен орын ауыстыруының арасындағы бұрыш сүйір ( ) болса, онда .
Егер күш бағыты мен дененің орын ауыстыруының арасындағы бұрыш доғал болса, . Бұл жағдайда күш теріс жұмыс жасамайды, керісінше жұмыс түсірілген күшке қарсы істелінеді.
Егер күш пен орын ауыстыру арасындағы бұрыш болса, , яғни А=0 жұмыс жасалмайды.
Жұмыстың өлшем бірлігі – Джоуль (Дж), 1Н күштің 1м жолда жасаған жұмысы 1Дж=1Н·м
Пружина сығылған кездегі жасалатын жұмыс:
Күш жұмысы.Механикалық жүйенің кинетикалық энергиясы және оның жұмыспен байланысына тоқтала өтейік. Біріншіден, жұмыс пен жылдамдық өзгерісінің арасындағы байланысты табайық. Әуелі күш Х ось бойымен әсер ететін және қозғалыс осы ось бойында болатын бірөлшемді жағдайда қарастырайық. Нүкте қозғалысының теңдеуін шеше отырып (бұл теңдеудің екі бөлімін де vx-ке көбейтіп)
біржолата мынаны табамыз:
мұндағы m0 – нүктенің массасы, ал mv/2 - нүктенің кинетикалық энергиясы. Материялық нүктенің кинетикалық энергиясының оның екі түрлі орналасуы арасындағы орын ауыстыруы кезіндегі өзгеруі осы жердегі күштің атқарған жұмысына тең.
Нүкте алғашқыдағыдай түзу бойымен емес ерікті траекториямен қозғалсын делік (7 сурет).
7 сурет.
Қозғалыс траекториясын ∆ қысқа кесінділерге бөлейік. Осы кесіндідегі элементарлық жұмыс:
Кесінділердің ұзындықтарын (∆ ) нөлге қарай, ал олардың санын – шексіздікке ұмталдыра отырып, ерікті траектория бойынша орын ауыстыру кезіндегі күштің жұмысын аламыз:
Осы теңдеудің оң жақ бөлігіндегі интеграл – L сызығының бойымен, 1 және 2 нүктелердің арасында алынған – қисыксызықты интеграл деп aталады. Енді қозғалыстың жалпы теңдеуін қарастырайық:
Бұл теңдеуді шеше отырып (теңдеудің екі бөлігін де - ға көбейтіп) мынаны табамыз:
(71)
Көп жағдайда күштің қасиеттері соншалықты, тіпті (71)-дегі оң жақ бөлім (энергияның өлшемділігіне ие шама) механика аясында анық мәнге ие болады.
Теориялық физикада күштердің тек төрт түрі бар, олардың әрқайсысы потенциалды. Физика бойынша мектеп бағдарламасында күштер потенциалды және потенциалды емес болып бөлінеді. Потенциалды күштердің мысалдары: ауырлық күші, серпімділік күші, кулондық (электростатикалық) өзара әрекеттесу күші. Потенциалды емес күштің мысалы-үйкеліс күші.
