1.4. Законы сохранения в механике

1.4.1. Замкнутые системы. Закон сохранения импульса

Замкнутая система – система тел, которые взаимодействуют только между собой (внешние силы отсутствуют).

Закон сохранения импульса: векторная (геометрическая) сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается неизменной при любых движениях и взаимодействиях тел системы ( , где – импульс i-того тела, n – число тел в системе).

У незамкнутых систем может сохраняться не сам импульс, а его проекция р_х на некоторое направление х. Это наблюдается в случае, если проекция равнодействующей внешних сил на направление х равна нулю.

1.4.2. Закон сохранения энергии в механике

Закон сохранения полной механической энергии: полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами упругости и (или) силами тяготения, остается неизменной при любых движениях тел системы.

1.5. Жидкости и газы

1.5.1. Давление. Закон Паскаля для жидкостей и газов. Зависимость давления от высоты столба жидкости или газа. Атмосферное давление и его изменение с высотой. Барометры и манометры

Давление – скалярная физическая величина, равная отношению модуля силы, действующей на поверхность (перпендикулярно к ней), к площади этой поверхности ( , где – модуль перпендикулярной к поверхности составляющей силы ).

Единица давления в СИ: 1Па (Па = Н/м).

Закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается во все точки без изменения.

Зависимость давления жидкости от высоты ее столба: р = ρgh, где ρ – плотность жидкости, g = 9,8 м/с² – ускорение свободного падения, h – высота столба жидкости.

Эта формула справедлива и для газов в случае, если их плотность на высоте h заметно не изменяется.

Атмосферное давление – давление атмосферы на поверхность Земли и на все тела, находящиеся на ней.

Нормальное атмосферное давление – давление атмосферы на уровне моря при температуре 0^оС (р_о = 760 мм рт. ст. = 101300 Па).

Атмосферное давление с высотой уменьшается.

Барометр – прибор для измерения атмосферного давления.

Два вида барометров: 1) жидкостный; 2) барометр-анероид (безжидкостный).

Внесистемная единица атмосферного давления: 1 мм рт. ст. = 133,33 Па.

Манометр – прибор для измерения давлений, бóльших или меньших атмосферного.

1.5.2. Закон сообщающихся сосудов. Принцип действия гидравлического пресса и закономерности, описывающие его работу.

Закон сообщающихся сосудов: уровень поверхности однородной жидкости во всех сообщающихся сосудах различной формы и сечения одинаков.

Закон сообщающихся сосудов в случае, если плотности жидкостей в двух сообщающихся сосудах различны: , где h₁ и ρ₁ – высота столба и плотность жидкости, находящейся в первом сосуде, h₂ и ρ₂ – высота столба и плотность жидкости во втором сосуде.

Гидравлический пресс – машина, служащая для прессования (сдавливания).

Действие гидравлического пресса основано на законах движения и равновесия жидкостей (практическая несжимаемость жидкостей и закон Паскаля).

Закономерность в работе гидравлического пресса: , где – сила, действующая на малый поршень площадью , – сила, действующая на большой поршень, площадью .

Выигрыш в силе гидравлического пресса: F₂/F₁.