Полная механическая энергия – сумма кинетической и потенциальной энергии всех тел, входящих в систему:
.
По теореме о кинетической энергии работа всех сил, действующих на все тела . Если в системе все силы потенциальные, то справедливо утверждение: . Следовательно:
Полная механическая энергия замкнутой системы есть величина постоянная (если в системе действуют только потенциальные силы).
Если в системе есть силы трения, то можно применить следующий прием: силу трения назначаем внешней силой и применяем закон изменения полной механической энергии:
.
Работа внешней силы равна изменению полной механической энергии системы.
Жидкости и газы
Давление
Давление – это физическая величина, численно равная силе нормального давления, действующей на единицу площади:
.
Сила нормального давления всегда действует перпендикулярно поверхности.
.
1 Паскаль – это такое давление, которое производит сила 1 Н на перпендикулярную к ней поверхность площадь 1 м2. На практике применяют и внесистемные единицы давления:
Закон Паскаля для жидкостей и газов
Давление, оказываемое на жидкость, передается ей по всем направлениям одинаково. Давление не зависит от направления.
Гидростатическим давлением называется вес столба жидкости, приходящегося на единицу площади:
.
Такое давление жидкость оказывает на дно и стенки сосуда на глубине h.
Сообщающиеся сосуды
Равенство давлений жидкости на одной и той же высоте приводит к тому, что в сообщающихся сосудах любой формы свободные поверхности покоящейся однородной жидкости находятся на одном уровне (если влияние капиллярных сил пренебрежимо мало).
Если в сообщающиеся сосуды налиты жидкости с различной плотностью, то при равенстве давлений высота столба жидкости с меньшей плотностью будет больше высоты столба жидкости с большей плотностью, т.к. на одной высоте давление одинаково.
Принцип устройства гидравлического пресса
Основными частями гидравлического пресса являются два цилиндра с поршнями. Под цилиндрами находится мало сжимаемая жидкость, цилиндры соединены трубкой, по которой может перетекать жидкость.
При действии силы F1 на поршень в узком цилиндре создается некоторое давление. По закону Паскаля такое же давление создается внутри жидкости во втором цилиндре, т.е.
.
Гидравлический пресс дает выигрыш во столько раз, во сколько раз площадь его большего поршня больше площади малого поршня.
Гидравлический пресс используется в домкратах и тормозных системах.