РАБОТА 
И 
ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

 

 

Движение при наложенных связях

 

Силы и работа обладают еще одним интересным свой­ством. Пусть имеется некоторый уклон, какая-то криволиней­ная колея, по которой частица должна двигаться без трения. Или имеется маятник — груз на ниточке; нить маятника вынуждает груз двигаться по кругу вокруг точки подвеса. Намотав нить на колышек, можно в качании менять точку подвеса, так что траектория груза будет складываться из двух окружностей разного радиуса. Все это примеры так называемых неподвижных связей без трения.

В движении с неподвижными связями без трения эти связи не производят никакой работы, потому что реакции связей всегда прилагаются к телу под прямым углом к самим связям; так обстоит дело и с реакцией колеи, и с натяжением нити.

Силы, возникающие при движении частицы вниз по склону под действием тяжести, весьма и весьма запутанны: здесь и реакции связи, и сила тяжести, и т.п. И все же, если осно­вывать свои расчеты движения лишь на сохранении энергии и на учете только силы тяжести, получается правильный результат. Это выглядит довольно странно, потому что эта не совсем правильно; надо было бы пользоваться равнодей­ствующей силой. Тем не менее работа, произведенная только силой тяжести, оказывается равной изменению кинетической энергии, потому что работа сил связей равна нулю (фиг. 14.1).

Важное свойство сил, о котором мы говорили, состоит в том, что если силу можно разбить на две или несколько «частей», то работа, выполняемая самой силой при движении по некоторой кривой, равна сумме работ, произведенных каждой «частью» силы. Если мы представляем силу в виде векторной суммы нескольких сил (силы тяжести, реакции связей и т.д., или х-составляющих всех сил плюс у-составляющие и т.д., или еще как-нибудь), то работа всей силы равна сумме работ тех частей, на которые мы её разделили.