Теорема Кастіліано
Теорема Кастіліано застосовна для вирішення таких завдань, коли між силами і переміщеннями існує лінійна залежність: приватна похідна від потенційної енергії системи за силою дорівнює переміщенню точки прикладання сили у напрямку цієї сили.
Під переміщенням тут розуміється проекція повного переміщення по заданому напрямку. Таким чином, під переміщенням точки прикладання сили по напрямку сили розуміється проекція на напрямок сили повного переміщення розглянутої точки.
Для доведення теореми розглянемо пружне тіло, що відчуває на собі довільну навантаження системи сил P. В результаті роботи зовнішніх сил в цьому тілі накопичується потенційна енергія U. Однією з сил P1 дамо приріст dPn, відповідно, потенційна енергія одержить збільшення і запишеться наступним чином:
Тепер змінимо порядок діючих сил, спочатку впливаємо на тіло силою dPn, в точці прикладання сили переміщення позначимо dδn, тоді робота цієї сили дорівнює 1 / 2dPndδn. Тепер навантажимо тіло всією системою зовнішніх сил. За відсутності сили dPn потенційна енергія прийняла б значення U, але робота на переміщенні dδn внесе вклад dPnδn.
Up = U + dPnδn + ½dPndδn = U + dPnδn
Третє складова не розглядається внаслідок його малості. Множник 1/2 перед другим доданком відсутня, оскільки на переміщенні dδn сила dPn постійна.
Теорема Кастіліано непридатна до систем, для яких принцип незмінності початкових розмірів і принцип незалежності дії сил не є справедливими.
Related posts:
- Робота сили тяжіння і потенційна енергія Давайте уявимо собі тіло, яке падає з деякої висоти. Для переміщення цього тіла сила тяжіння робить деяку роботу. При цьому переміщення дорівнює висоті, на якій знаходилося тіло в початковий момент часу. Якщо в формулу роботи замість сили, підставити формулу сили тяжіння, а замість переміщення – висоту на якій знаходилося тіло, то отримана формула буде відповідати […]...
- Механічна робота Якщо векторна сума сил, прикладених до тіла, дорівнює нулю, то і сумарна робота всіх сил, прикладених до тіла, повинна бути дорівнює нулю. Коли на тіло діє постійна сила Загальне визначення роботи Механічна робота і тіло здійснює в напрямку дії сили переміщення Загальне визначення роботи Механічна робота, то в цьому випадку проводиться робота, яка дорівнює добутку […]...
- Коли механічна енергія зберігається? При падінні каменю його потенційна енергія зменшується. Але при цьому швидкість каменю збільшується, а значить, збільшується і кінетична енергія каменю. При русі ж каменя, кинутого вгору, його потенційна енергія збільшується, але зменшується кінетична енергія. Таким чином, кінетична енергія може перетворюватися в потенційну, і назад. Досліди і розрахунки показують, що якщо між тілами системи діють тільки […]...
- Робота сили пружності У повсякденному житті часто доводиться зустрічатися з таким поняттям як робота. Що це слово означає в фізиці і як визначити роботу сили пружності? Відповіді на ці питання ви дізнаєтеся у статті. Механічна робота Робота – це скалярна алгебраїчна величина, яка характеризує зв’язок між силою і переміщенням. При збігу напрямки цих двох змінних вона обчислюється за […]...
- Робота при переміщенні заряду в електричному полі На всякий заряд, що знаходиться в електричному полі, діє сила, і тому при русі заряду в полі відбувається певна робота. Ця робота залежить від напруженості поля в різних точках і від переміщення заряду. Але якщо заряд описує замкнену криву, т. Е. Повертається у вихідне положення, то чинена при цьому робота дорівнює нулю, як би не […]...
- Механічна робота і потужність сили Закон збереження енергії – фундаментальний закон природи, дозволяє описувати більшість відбуваються явищ. Опис руху тіл також можливо за допомогою таких понять динаміки, як робота і енергія. Згадайте, що таке робота і потужність у фізиці. Чи збігаються ці поняття з побутовими уявленнями про них? Чи здійснює вчитель фізики механічну роботу під час уроку? Якщо так, то […]...
- Механічна енергія і сила тертя Тіло, отримавши поштовх, рухається вгору, проти сили тяжіння. При цьому його кінетична енергія зменшується. Досягнувши верхньої точки траєкторії, тіло на мить зупиняється і починає зворотний шлях вниз. Але ось інший приклад. Тіло лежить на горизонтальній негладкою поверхні. Отримавши поштовх, воно починає рухатися. Через дії сили тертя кінетична енергія тіла зменшується. Пройшовши деяку відстань, тіло зупиняється, […]...
- “Золоте правило” механіки і механічна робота Що таке механічна робота? Ви вже знаєте, що згідно “золотому правилу” механіки при використанні будь-якого простого механізму ми виграємо в силі в стільки ж разів, у скільки разів програємо в дорозі (за умови, що можна знехтувати тертям і масою самих механізмів). А це означає, що твір модуля сили на шлях не. змінюється. Тому можна припустити, […]...
- Потенціал електростатичного поля і різниця потенціалів У механіці взаємна дія тіл один на одного характеризують силою і потенційною енергією. Електростатичне поле, яке здійснює взаємодія між зарядами, також характеризують двома величинами. Напруженість поля – це силова характеристика. Тепер введемо енергетичну характеристику – потенціал. Потенціал поля. Робота будь електростатичного поля при переміщенні в ньому зарядженого тіла з однієї точки в іншу також не […]...
- Механічна енергія тіла Роботою сили, що діє на тіло, називають твір проекції сили в напрямку переміщення тіла на величину цього переміщення. Згідно з другим законом Ньютона тіло набуває прискорення в напрямку дії сили, і чим довше буде діяти сила, тим більше переміщення здійснить тіло у даному напрямку. Внесок сили в переміщення s тіла (див. Рис. 16а) можна оцінити, […]...
- Потенціал електростатичного поля як його енергетична характеристика Як ви знаєте, силовий характеристикою електростатичного поля є напруженість. Крім того, ви знаєте, що при переміщенні заряду в електростатичному полі з однієї точки в іншу відбувається робота, яка дорівнює різниці потенційної енергії заряду в цих точках. Отже, можна говорити про те, що існує і енергетична характеристика електростатичного поля – потенціал. Ввести цю характеристику можна тому, […]...
- Потенціальна енергія – коротко Потенційна енергія (Еп) – можлива (від лат. Потенциа – можливість). Тобто вона закладена в тілі. Людина, яка лежить і нічого не робить, потенційно може встати і почати щось робити, тобто використовувати свою накопичену потенційну енергію. Розтягнута пружина стиснеться і виконає роботу (наприклад, закриє двері). Шарик, піднятий над Землею, може під силою тяжіння спрямуватися вниз і […]...
- Потенційна енергія поля Деяку силу можна назвати консервативною тільки в тому випадку, коли вона не залежить від траєкторії, по якій рухається тіло. Робота всіх консервативних сил дорівнює різниці потенційних енергій розглянутого тіла A = W1 – W2 Сила взаємодії між зарядами також є консервативною, а так як це сила призводить до того, що заряди починають рухатися, то вона […]...
- Енергія і робота при обертальному русі Формула обчислення роботи для поступального прямолінійного руху має вигляд: W = F – s (Н – м) або (Дж). Для того, щоб вивести аналогічну формулу для обертального руху, необхідно силу F перетворити в момент сили M, а переміщення s, в кут Θ Нехай для обертання колеса, радіусом r, прикладається сила F, як показано на малюнку […]...
- Внутрішня енергія тіла Молекули, з яких складається тіло, постійно здійснюють безладне тепловий рух. Вони рухаються відносно один одного, обертаються, здійснюють коливальні рухи (подібно пружинам). Існує кінетична енергія такого руху, а також потенційна енергія коливань молекул. Крім того, існує потенційна енергія взаємодії молекул між собою (за рахунок сил тяжіння і відштовхування). Сума всіх цих енергій і становить внутрішню енергію […]...
- Електричний потенціал З курсу Механіки відомо, що потенційна енергія тіла пов’язана з роботою сили, наприклад, підйом вантажу в гравітаційному полі збільшує його потенційну енергію. Оскільки, в електричному полі на заряди також діють сили, поняття потенційної енергії буде справедливо і для електричних полів, при цьому зміна потенційної енергії електричного поля є рушійною силою електричного струму, і називається напругою. […]...
- Робота. Кінетична енергія Продовжимо нашу розмову про результат дії сили. По-перше, сила є причина прискорення (тобто зміни швидкості) тіла, по-друге, якщо сила діє на систему протягом деякого проміжку часу, то результатом цієї дії є зміна імпульсу системи. Зараз ми розглянемо результат дії сили на деякій просторовому інтервалі шляху. Обговоримо тепер загальну ситуацію – тіло рухається по довільній траєкторії, […]...
- Внутрішня енергія тіл Згідно MKT всі речовини складаються з частинок, які знаходяться в безперервному тепловому русі і взаємодіють один з одним. Тому, навіть якщо тіло нерухомо і має нульову потенційну енергію, воно має енергією (внутрішньою енергією), що представляє собою сумарну енергію руху і взаємодії мікрочастинок, що складають тіло. До складу внутрішньої енергії входять: Кінетична енергія поступального, обертального і […]...
- Енергія: потенційна і кінетична енергія Слово “енергія” в перекладі з грецької мови означає “дія”. Енергійною ми називаємо людину, яка активно рухається, роблячи при цьому безліч різноманітних дій. Енергія у фізиці І якщо в житті енергію людини ми можемо оцінювати в основному за наслідками її діяльності, то у фізиці енергію можна вимірювати і вивчати безліччю різних способів. Ваш бадьорий друг чи […]...
- Переміщення Досі при вирішенні багатьох завдань, пов’язаних з рухом різних тіл, ми користувалися фізичною величиною, званої “шлях”. Під довжиною шляху малася на увазі сума довжин всіх ділянок траєкторії, пройдених тілом за розглянутий проміжок часу. Шлях – скалярна величина (т. Е. Величина, яка не має напрямку). Для вирішення різних практичних завдань у різних сферах діяльності (наприклад, в […]...
- Канонічні рівняння. Визначення коефіцієнтів Статично невизначених називаються стрижневі системи, при розрахунку зусиль яких недостатньо рівнянь статики і які вимагають складання додаткових рівнянь деформації. Такі завдання вирішують, як правило, за допомогою методу сил, який полягає в наступному: статично невизначена система звільняється від зайвих зв’язків, вони замінюються силами і моментами. Спочатку зайві зв’язку замінюються невідомими зусиллями, потім складаються додаткові рівняння деформації, […]...
- Механічна робота – коротко Вам належить познайомитися з однієї з теорем динаміки, для чого необхідно згадати такі величини, як механічна робота і механічна енергія. Про вчинення механічної роботи можна говорити в тому випадку, коли тіло переміщається під дією деякої сили. Причому сила не обов’язково повинна сприяти переміщенню тіла: вона може перешкоджати його переміщенню. Наприклад, пересуваючи тумбу з одного місця […]...
- Доповідь на тему “Теорема Піфагора” Теорема Піфагора є один з найбільш фундаментальних постулатів геометрії. Саме ця теорема використовується досить активно в самих різних областях. Тож не дивно, адже теорема Піфагора розташовується в основі найрізноманітніших обчислень, які можуть застосовуватися і для будівництва будівель і для того щоб передавати сигнал на космічний корабель. Суть цієї теореми полягає в пропорціях відносин сторін прямокутного […]...
- Механічна енергія Енергія є мірою руху і взаємодії будь-яких об’єктів в природі. Є різні форми енергії: механічна, теплова, електромагнітна, ядерна… Досвід показує, що енергія не з’являється нізвідки і не зникає безслідно, вона лише переходить з однієї форми в іншу. Це сама загальне формулювання закону збереження енергії. Кожен вид енергії являє собою деяке математичне вираження. Закон збереження енергії […]...
- Потенційне поле сил Полем сил називають область простору, в кожній точці якого на вміщену туди частку діє сила, закономірно змінюється від точки до точки. Прикладом може служити полі сили тяжіння Землі або поле сил опору в потоці рідини (газу). Якщо сила в кожній точці силового поля не залежить від часу, то таке поле називають стаціонарним. Ясно, що силове […]...
- Стороння сила Тим не менш, струм по ланцюгу йде; стало бути, мається сила, “протягувати” заряд крізь джерело всупереч протидії електричного поля клем (рис. 3.43). Ця сила називається сторонньої силою; саме завдяки їй і функціонує джерело струму. Стороння сила FCT не має відношення до стаціонарного електричному полю – у неї, як кажуть, неелектричне походження; в батарейках, наприклад, вона […]...
- Електрорушійна сила (ЕРС) і внутрішній опір джерела Ми прийшли до висновку, що для підтримки постійного струму в замкнутій ланцюга, в неї необхідно включити джерело струму. Підкреслимо, що завдання джерела полягає не в тому, щоб поставляти заряди в електричний ланцюг (в провідниках цих зарядів достатньо), а в тому, щоб змушувати їх рухатися, робити роботу по переміщенню зарядів проти сил електричного поля. Основний характеристики […]...
- Внутрішня енергія При вивченні фізики розглядаються механічні, теплові, світлові, електричні та інші явища. З деякими механічними явищами ми вже познайомилися. Відомо також, що існує два види механічної енергії: кінетична і потенційна. Всяке рухоме тіло має кінетичної енергією. Так, наприклад, кінетичної енергією володіє летить птах, рухомі літак, м’яч, поточна вода і т. Д. Кінетична енергія тіла залежить від […]...
- Енергія і робота в класичній механіці Слово енергія ми чуємо дуже часто. Життєва енергія, внутрішня енергія, електроенергія, атомна енергія.. Але спробуйте дати точну відповідь на питання, що таке енергія? Тут задумається практично кожен. Так само і з роботою. Всі ходять на роботу, у всіх повно роботи. Але що таке робота? А відповідь прямо тут, в нашій статті! Підемо за принципом “чим […]...
- Визначення і характеристика статики Будь-яке тіло під впливом сил, що діють з боку інших тіл, взагалі кажучи, відчуває прискорення; зокрема, покоїться тіло починає рухатися. Однак в деяких випадках тіло, що знаходиться під дією декількох сил, все ж може залишатися в спокої. Так, якщо на покоїться тіло діють одночасно дві сили, рівні за величиною і спрямовані по одній прямій в […]...
- Перетворення енергії: закон збереження енергії Уявіть собі ревучий водоспад. Грізно шумлять потужні потоки води, іскряться на сонці краплі, біліє піна. Красиво, чи не так? Але з точки зору фізика все набагато складніше, ніж здається на перший погляд… Перетворення одного виду механічної енергії в інший А як ви вважаєте, чи володіє ця стихія енергією? Ніхто не буде сперечатися з тим, що […]...
- Механічна енергія – коротко Розглянемо ситуацію, коли на покоїться тіло діє деяка сила (рис. 44). Швидкість, яку придбає тіло через час t, і переміщення, вчинене за цей час, можна розрахувати за відомим вам формулами: v = at і s = at2 / 2. В результаті роботи, скоєної силою при розгоні тіла, воно набуло деяку швидкість, і тепер саме може […]...
- Поверхнева енергія – фізика Прагнення рідини прийняти таку форму, при якій площа її вільної поверхні мінімальна, можна пояснити наступним чином. Як ми вже говорили, на молекулу, що знаходиться на поверхні, діє сила, спрямована всередину рідини. При переміщенні молекули ця сила здійснює позитивну роботу. Щоб перевести молекулу з глибини рідини на її поверхню, зовнішні сили повинні зробити роботу. При цьому […]...
- Види рівноваги Для того щоб судити про поведінку тіла в реальних умовах, мало знати, що воно знаходиться в рівновазі. Треба ще оцінити цю рівновагу. Розрізняють стійке, нестійке і байдуже рівновагу. Рівновага тіла називають стійким, якщо при відхиленні від нього виникають сили, які повертають тіло в положення рівноваги (рис. 1 положення 2). В усталеному рівновазі центр ваги тіла […]...
- Рівність робіт при використанні простих механізмів Ми бачимо, що за допомогою простих механізмів можна отримати виграш у силі. А чи дають прості механізми виграш у роботі? Таким чином, отримуючи виграш у силі в два рази, програють в два рази в переміщенні, отже, і рухомий блок виграшу в роботі не дає. Багатовікова практика показала, що жоден із простих механізмів не дає виграшу […]...
- Енергія: хімія Енергія речовини – це його здатність виконувати роботу. Існує багато видів енергії. Хімікам найбільш “цікава” кінетична і потенційна енергія. 1. Кінетична енергія Кінетична енергія – енергія руху. Будь-яке рухоме тіло має кінетичної енергією. Чим більше маса тіла і його швидкість – тим більшою кінетичної енергією воно має. При зіткненні з іншим тілом частина кінетичної енергії […]...
- Геометрія маси тіла людини Біомеханічні ланки являють собою своєрідні важелі і маятники. Кісткові важелі. Вони служать для передачі руху та роботи на відстань. Кожен важіль має наступні елементи: а) точку опори (о); б) точки прикладання сили (Р); в) плечі важеля (1) – відстань від точки опори до точок прикладання сили. Для рівноваги, або для рівномірного обертального руху ланки, як […]...
- Велика теорема Ферма Теореми Ферма, якій по праву належить високий епітет – Велика, або Велика, відведено почесне місце в ряду математичних явищ, тому що саме ця теорема стала символом-загадкою, над вирішенням якої билися більше кількох століть (теорема вперше була сформульована в 1636 році) не тільки недосвідчені математики, а й досвідчені вчені, вважаючи справою своєї честі знайти розгадку цього […]...
- Потенційна енергія Потенційна енергія системи залежить від взаємного розташування частин всередині неї. Для прикладу розглянемо потенційну енергію, яка є у всіх предметів, що знаходяться на Землі. Ми знаємо, що на всі предмети діє сила тяжіння Землі, звана силою тяжіння. Вона залежить від маси предмета, маси Землі і від відстані між ними, але оскільки останні дві величини практично […]...
- Множення шляху і сили При використанні найпростіших механізмів відбувається виграш у силі, майже рівний програшу в дорозі. На прикладі важеля видно, що рівновага досягається, коли твір сили і довжини плеча з одного боку дорівнює добутку сили і довжини плеча з іншого боку. При цьому самі сили і довжини плечей можуть бути якими завгодно, головне, щоб їхні твори були рівними. […]...