Виды взаимодействия и их учет

При изучении второго закона Ньютона мы считаем, что сила появляется в результате взаимодействия тел, но не рассматриваем природу взаимодействия. В природе же существует несколько видов взаимодействия материальных тел: тяготение, упругость, трение, инерция и др. Количественные соотношения этих взаимодействий представляются математическими формулами, которые хорошо известны.

Энергия (от греч. energeia - действие, деятельность), общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает; она только может переходить из одной формы в другую. Понятие энергии связывает воедино все явления природы.

Под работой в механике понимается величина, характеризующая процесс перемещения тела под действием силы (А = F S). Единицей измерения работы в системе СИ является джоуль.

Энергия характеризует способность тела совершать работу. Единицей измерения является также джоуль. В механике рассматривается два вида энергии: движущегося тела - кинетическая и определяющаяся взаимным расположением тел или частей тела, действующих друг на друга, а также деформацией тел или его частей - потенциальная.

В практике весьма важно знать не только работу, совершенную силами, но и время, за которое работа произведена. А величина, характеризующая работу в единицу времени, называется мощностью и определяется в системе СИ в ваттах. Рассматривая движение материи в широком смысле этого слова, как всякий процесс, всякое изменение материи, можно сказать, что энергия есть количественная и качественная характеристика движения, а работа — количественная характеристика превращения одних форм материи в другие. В замкнутой системе энергия может переходить из одних форм в другие, но ее общее количество не изменяется - так формулируется закон сохранения и превращения энергии. Для замкнутой системы выполняется и закон сохранения импульса - суммарный импульс замкнутой системы частиц не изменяется при любых процессах, происходящих в системе. Закон сохранения импульса применим не только к механическим, но и ко всяким изолированным системам. Он находит широкое отражение в природе и технике, например, отдача (откатка) орудия при выстреле, реактивный двигатель. В природе реактивное движение используется некоторыми живыми орга­низмами. Например, кальмары, спруты, медузы и некоторые двустворчатые моллюски передвигаются посредством отдачи воды, выбрасываемой ими из особых полостей тела. При этом кальмары развивают весьма большую скорость движения, достигающую 20 м/с.