1 Робота і потужність

Потужність — робота, що виконана за одиницю часу, або енергія, передана за одиницю часу.

Зазвичай позначається латинською літерою W, вимірюється у Ватах. Іншою одиницею вимірювання, яка ще й досі широко використовується, є кінська сила.

Потужність є важливою характеристикою двигунів.

Потужність в механіці

Якщо на рухоме тіло діє сила, то ця сила здійснює роботу. Потужність в цьому випадку рівна скалярному добутку вектора сили на вектор швидкості, з якою рухається тіло:

F — сила, v — швидкість,   — кут між вектором швидкості і сили.

Окремий випадок потужності при обертальному русі:

M — момент,   — кутова швидкість,   — число пі, n — частота обертання (число обертів за хвилину, об/хв).

 

Закон Джоуля - Ленца

Роботу, яку виконує джерело струму з ЕРС, визначають за формулою:

Енергія джерела струму перетворюється частково або повністю у внутрішню енергію провідника або в механічну енергію. Скориставшись законом Ома, роботу можна виразити через силу струму або напругу:

Потужність електричного струму дорівнює відношенню роботи А до часу t, протягом якого вона виконується:

Одиницею потужності в СІ є Ват (Вт).

Якщо по провіднику проходить струм, то провідник нагрівається. Англійський вчений Дж. П. Джоуль і російський вчений Е. Х. Ленц встановили закон (Джоуля – Ленца): кількість теплоти, що виділяється в провіднику зі струмом, пропорційна силі струму, напрузі і часу проходження струму:

При відсутності сторонніх сил:

 

2.Пружні хвилі

Хвилі в пружному середовищі

 

Якщо коливне тіло (камертон, струна, мембрана і т.д.) перебуває в пружному середовищі, то воно приводить у коливальний рух дотичні з ним частки середовища, внаслідок чого в прилягаючих до цього тіла елементах середовища виникають періодичні

деформації (наприклад, стиску й розтягання). При цих деформаціях у середовищі з'являються пружні сили, що прагнуть повернути елементи середовища до первісних станів рівноваги; завдяки взаємодії сусідніх елементів середовища, пружні деформації будуть передаватися від одних ділянок середовища до інших, більш віддалених від коливного тіла.

 Таким чином, періодичні деформації, викликані в якому-небудь місці пружного середовища, будуть поширюватися в середовищі з деякою швидкістю, що  залежить від її фізичних властивостей. При цьому частки середовища роблять коливальний рух близько положень рівноваги. Від одних ділянок середовища до інших передається тільки стан деформації.

        

Процес поширення коливального руху в середовищі називається хвильовим процесом або просто  хвилею. Залежно від характеру виникаючих при цьому пружних деформацій розрізняють поздовжні й поперечні хвилі. У поздовжніх хвилях частки середовища коливаються уздовж напрямки поширень коливань. У поперечних хвилях частки середовища коливаються перпендикулярно напрямку поширення хвилі.

Рідкі й газоподібні середовища не мають пружності зсуву, тому в них збуджуються тільки поздовжні хвилі, що поширюються у вигляді стисків, що чергуються, і розряджень. Хвилі, порушувані на поверхні води, є поперечними, вони зобов'язані своїм існуванням земному притяганню.

У твердих тілах можуть бути викликані й поздовжні й поперечні хвилі.

 

Припустимо, що точкове джерело хвилі почало збуджувати в середовищі коливання в момент часу  t = 0; по витіканню часу t це коливання пошириться по різних напрямках на відстань r =v_it, де v_i - швидкість хвилі в даному напрямку. Поверхня, до якої доходить коливання в деякий момент часу, називається фронтом хвилі. Форма фронту хвилі визначається конфігурацією джерела коливань і властивостями середовища. В однорідних середовищах швидкість поширення хвиля скрізь однакова. Середовище називається ізотропним, якщо ця швидкість однакова в усіх напрямках. Фронт хвиля від точкового джерела коливань в однорідному й ізотропному середовищі має вигляд сфери; такі хвилі називаються сферичними.

 У неоднорідній і не ізотропному (анізотропному) середовищу, а також від неточкових джерел коливань фронт хвилі має складну форму. Якщо  фронт хвилі являє собою площину й ця форма зберігається в міру поширення коливань у середовищі, то хвилю називають плоскою.

Поверхні хвилі, точки яких коливаються в однакових фазах, називаються хвильовими або фазовими поверхнями.

Графік, що показує розподіл у середовищі коливної величини в даний момент часу,  називають  формою хвилі.