В физике существует такое понятие как "сила". Оно является простым, но достаточно емким. В курсе физики в школьной программе различают консервативные и диссипативные силы. Или потенциальные и непотенциальные. Для того, чтобы ориентироваться в этих понятиях, знать их различия, примеры, ответить на вопрос: "Диссипативные силы - это что?" – необходимо подробнее изучить данную тему.
Что это такое?
С точки зрения физики как науки о материи и общих законах природы, сила - это одна из физических величин, она характеризует воздействие на исследуемое тело другими телами. Существует множество различного рода сил. Электромагнитная, гравитационная, центробежная, межмолекулярная и т. д. Однако существует классификация сил, которая учитывает в качестве характеристики для разделения работу силы.
Диссипативные силы - это разновидность сил, у которых работа является зависимой от перемещения тела, точнее от траектории этого движения. При этом механическая энергия этого тела переходит в немеханическую. Работа консервативных сил не зависит от траектории движения тела, она равна нулю. Диссипативные силы - это непотенциальные силы, а консервативные - потенциальные.
Что же такое немеханические и механические формы энергии? Чем они отличаются друг от друга?
Формы энергии
Энергией в физике называют характеризующую формы движения и взаимодействия материи величину, которая также является характеристикой перехода движения материи из одной формы в другие. Существуют такие понятия как потенциальная (энергия покоя, т. е. энергия, которой обладает тело, находящееся в состоянии покоя) и кинетическая энергия (энергия движения, т. е. энергия тела, находящегося в движении), которые в сумме образуют полную механическую энергию. Что представляют собой немеханические формы? Такую энергию, которая не зависит от движения и положения исследуемого тела. Наиболее известным примером немеханической энергии является тепловая энергия, которая характеризуется нагреванием/охлаждением тел.
Трение при скольжении
Примерами диссипативных сил могут быть различные силы, в результате работы которых энергия тела из механической переходит в немеханические формы энергии. Наиболее емким примером диссипативных сил является та, которая возникает между телами, которые взаимодействуют друг с другом, при условии их движения друг относительно друга. То есть сила трения скольжения, в результате которой тела, между которыми изучается взаимодействие, нагреваются, то есть механическая энергия переходит в тепловую. Существует несколько типов трения скольжения:
- Сухое - между поверхностями взаимодействующих тел нет смазочной прослойки (жидкая, газообразная, твердая).
- Сухое с сухой смазкой - между взаимодействующими телами в качестве твердой смазки присутствует графитовый порошок.
- Жидкостное - между взаимодействующими телами в качестве смазки присутствует слой жидкости или газа различной толщины.
- Смешанное - между взаимодействующими телами в качестве смазки присутствует слой, содержащий в себе и сухую, и жидкую смазку.
- Граничное - между взаимодействующими телами присутствует прослойка различной природы (например, окисные пленки).
Также существует разделение на внутренние (взаимодействуют слои одного тела) и внешние (взаимодействие между различными телами) силы трения.
Сопротивление воздуха
Частным случаем сил трения является сила аэродинамического сопротивления воздуха. Данная сила имеет прямую зависимость от скорости движения тела. Точнее, ее квадрата относительно воздуха. Кроме пропорциональности квадрату скорости, сила сопротивления воздуха зависит от площади поверхности тела, плотности самого воздуха, а также от коэффициента аэродинамического сопротивления. Аэродинамическое сопротивление не зависит от массы тела.
Иными словами, аэродинамическое сопротивление воздуха - это своего рода сила трения между воздухом и телом, движущимся в воздухе (автомобиль, самолет и т. д.), которая характеризуется коэффициентом сопротивления, площадью поверхности тела (фронтальной), квадратом скорости этого тела и плотностью воздуха.
Диссипативные силы - это...
В большинстве случаев механическая энергия переходит именно в тепловую. Поэтому и примером основным служат силы трения скольжения. Сила сопротивления воздуха и силы вязкого или сухого трения также являются примерами. Большинство систем, окружающих нас, являются диссипативными. Поэтому важно знать, что такое диссипативные силы, их примеры.
