« Физика - 10 клас
Закон за запазване на енергията - основен законприродата, което позволява да се опишат повечето от случващите се явления.
Описанието на движението на телата е възможно и с помощта на такива понятия за динамика като работа и енергия.
Спомнете си какво са работата и силата във физиката.
Тези понятия съвпадат ли с ежедневните представи за тях?
Всички наши ежедневни действия се свеждат до това, че с помощта на мускулите или привеждаме в движение околните тела и поддържаме това движение, или спираме движещите се тела.
Тези тела са инструменти (чук, писалка, трион), в игрите - топки, шайби, фигури за шах. В производството и селско стопанствохората също пускат инструменти в движение.
Използването на машини значително повишава производителността на труда поради използването на двигатели в тях.
Целта на всеки двигател е да приведе телата в движение и да поддържа това движение, въпреки спирането както от обикновено триене, така и от „работно“ съпротивление (резачката трябва не само да се плъзга по метала, но, като се блъсне в него, да отстранява стружки; плугът трябва да разрохка земя и др.). В този случай върху движещото се тяло трябва да действа сила от страната на двигателя.
Работата винаги се извършва в природата, когато сила (или няколко сили) от друго тяло (други тела) действа върху тяло по посока на движението му или срещу него.
Гравитационната сила действа, когато падне дъжд или камък падне от скала. В същото време работата се извършва от силата на съпротива, действаща върху падащите капки или върху камъка от страната на въздуха. Еластична сила също работи, когато дърво, огънато от вятъра, се изправи.
Определение на длъжността.
Вторият закон на Нютон в импулсивна форма ∆=∆tви позволява да определите как скоростта на тялото се променя по абсолютна стойност и посока, ако върху него действа сила за времето Δt.
Въздействието върху телата на сили, водещо до промяна в модула на тяхната скорост, се характеризира със стойност, която зависи както от силите, така и от преместванията на телата. Това количество в механиката се нарича работа на сила.
Модулната промяна на скоростта е възможна само когато проекцията на силата F r върху посоката на движение на тялото е различна от нула. Именно тази проекция определя действието на силата, която променя скоростта на тялото по модул. Тя върши работата. Следователно работата може да се разглежда като произведение на проекцията на силата F r от модула на преместване |Δ| (фиг. 5.1):
А = F r |Δ|. (5.1)
Ако ъгълът между силата и преместването се означава с α, тогава F r = Fcosα.
Следователно работата е равна на:
A = |Δ|cosα. (5.2)
Ежедневната ни концепция за работа се различава от определението за работа във физиката. Държиш тежък куфар и ти се струва, че вършиш работа. От гледна точка на физиката обаче работата ви е равна на нула.
Работата на постоянна сила е равна на произведението на модулите на силата и преместването на точката на приложение на силата и косинуса на ъгъла между тях.
IN общ случайпри движение твърдо тялопреместванията на различните й точки са различни, но когато определяме работата на сила, ние Δ разбират движението на неговата точка на приложение. При транслационното движение на твърдо тяло изместването на всички негови точки съвпада с изместването на точката на приложение на силата.
Работата, за разлика от силата и преместването, не е вектор, а скаларна величина. Тя може да бъде положителна, отрицателна или нула.
Знакът на работа се определя от знака на косинуса на ъгъла между силата и преместването. Ако α< 90°, то А >0 от косинуса остри ъглиположителен. За α > 90° работата е отрицателна, тъй като косинусът на тъпите ъгли е отрицателен. При α = 90° (силата е перпендикулярна на преместването) не се извършва работа.
Ако върху тялото действат няколко сили, тогава проекцията на резултантната сила върху преместването е равна на сумата от проекциите на отделните сили:
F r = F 1r + F 2r + ... .
Следователно за работата на резултантната сила получаваме
A = F 1r |Δ| + F 2r |Δ| + ... = A 1 + A 2 + .... (5.3)
Ако върху тялото действат няколко сили, тогава пълна работа(алгебричната сума от работата на всички сили) е равна на работата на резултантната сила.
Работата, извършена със сила, може да бъде представена графично. Нека обясним това, като изобразим на фигурата зависимостта на проекцията на силата от координатата на тялото, когато се движи по права линия.
След това нека тялото се движи по оста OX (фиг. 5.2).
Fcosα = F x , |Δ| = Δ x.
За работата на силата получаваме
А = F|Δ|cosα = F x Δx.
Очевидно площта на правоъгълника, защрихована на фигура (5.3, а), е числено равна на извършената работа при преместване на тялото от точка с координата x1 до точка с координата x2.
Формулата (5.1) е валидна, когато проекцията на силата върху преместването е постоянна. В случай на извита траектория, постоянна или променлива сила, ние разделяме траекторията на малки сегменти, които могат да се считат за праволинейни, и проекцията на силата върху малко преместване Δ - постоянен.
След това изчисляване на извършената работа при всяко преместване Δ
и след това сумирайки тези работи, определяме работата на силата върху крайното преместване (фиг. 5.3, б). Единица за работа.
Единицата на работа може да се зададе с помощта на основната формула (5.2). Ако при движение на тяло на единица дължина върху него действа сила, чийто модул е равен на единица и посоката на силата съвпада с посоката на движение на нейната точка на приложение (α = 0), тогава работата ще бъде равна на единица. В международната система (SI) единицата за работа е джаул (означава се J):
1 J = 1 N 1 m = 1 N m.
джауле работата, извършена от сила от 1 N при преместване 1, ако посоките на силата и преместването съвпадат.
Често се използват множество единици за работа - килоджаул и мега джаул:
1 kJ = 1000 J,
1 MJ = 1000000 J.
Работата може да се извърши за дълъг период от време или за много малък. На практика обаче далеч не е безразлично дали работата може да се свърши бързо или бавно. Времето, през което се извършва работата, определя работата на всеки двигател. Малък електродвигател може да свърши много работа, но ще отнеме много време. Следователно наред с работата се въвежда стойност, която характеризира скоростта, с която се произвежда - мощност.
Мощността е съотношението на работата A към интервала от време Δt, за който се извършва тази работа, т.е. мощността е скоростта на работа:
Замествайки във формула (5.4) вместо работа A нейния израз (5.2), получаваме
По този начин, ако силата и скоростта на тялото са постоянни, тогава мощността е равна на произведението на модула на вектора на силата от модула на вектора на скоростта и косинуса на ъгъла между посоките на тези вектори. Ако тези величини са променливи, тогава по формула (5.4) може да се определи средната мощност подобно на определянето на средната скорост на тялото.
Понятието мощност се въвежда, за да се оцени работата за единица време, извършена от някакъв механизъм (помпа, кран, двигател на машината и др.). Следователно във формули (5.4) и (5.5) винаги означава силата на тягата.
В SI мощността се изразява чрез ватове (W).
Мощността е 1 W, ако работата равна на 1 J се извършва за 1 s.
Заедно с вата се използват по-големи (множество) единици мощност:
1 kW (киловат) = 1000 W,
1 MW (мегават) = 1 000 000 W.
Почти всеки, без колебание, ще отговори: във втория. И те ще грешат. Случаят е точно обратният. Във физиката се описва механичната работа следните дефиниции:механичната работа се извършва, когато върху тялото действа сила и то се движи. Механичната работа е право пропорционална на приложената сила и изминатото разстояние.
Формула за механична работа
Механичната работа се определя по формулата:
където A е работа, F е сила, s е изминатото разстояние.
ПОТЕНЦИАЛ(потенциална функция), понятие, което характеризира широк клас физически силови полета (електрически, гравитационни и др.) и полета като цяло физически величини, представени от вектори (поле на скоростта на течността и др.). В общия случай потенциалът на векторното поле a( х,г,z) е такава скаларна функция u(х,г,z), че a=град
35. Проводници в електрическо поле. Електрически капацитет.проводници в електрическо поле.Проводниците са вещества, характеризиращи се с наличието в тях на голям брой свободни носители на заряд, които могат да се движат под въздействието на електрическо поле. Проводниците включват метали, електролити, въглища. В металите носителите на свободни заряди са електроните на външните обвивки на атомите, които при взаимодействие на атомите напълно губят връзката си със „своите“ атоми и стават собственост на целия проводник като цяло. Свободните електрони участват в термично движениекато газови молекули и могат да се движат през метала във всяка посока. Електрически капацитет- характеристика на проводника, мярка за способността му да натрупва електрически заряд. На теория електрически веригикапацитетът е взаимният капацитет между два проводника; параметър на капацитивния елемент на електрическата верига, представен под формата на двутерминална мрежа. Този капацитет се определя като съотношението на величината електрически зарядна потенциалната разлика между тези проводници
36. Капацитет на плосък кондензатор.
Капацитет на плосък кондензатор.
Че. Капацитетът на плоския кондензатор зависи само от неговия размер, форма и диелектрична константа. За да се създаде кондензатор с голям капацитет, е необходимо да се увеличи площта на плочите и да се намали дебелината на диелектричния слой.
37. Магнитно взаимодействие на токове във вакуум. Законът на Ампер.Законът на Ампер. През 1820 г. Ампер (френски учен (1775-1836)) установява експериментално закон, по който може да се изчисли сила, действаща върху проводящ елемент с дължина с ток.
където е векторът на магнитната индукция, е векторът на елемента с дължина на проводника, изтеглен в посоката на тока.
Силов модул, където е ъгълът между посоката на тока в проводника и посоката на магнитното поле. За прав проводник с ток в еднородно поле
Посоката на действащата сила може да се определи с помощта на правила за лявата ръка:
Ако дланта на лявата ръка е разположена така, че нормалният (към текущия) компонент магнитно полевлезе в дланта и четири разперени пръста са насочени по течението, след което палецът ще посочи посоката, в която действа силата на Ампер.
38. Сила на магнитното поле. Закон на Био-Савар-ЛапласСила на магнитното поле(стандартно обозначение Х ) - вектор физическо количество, равно на разликата на вектора магнитна индукция Б И вектор на намагнитване Дж .
IN Международна система от единици (SI): 
където- магнитна константа.
Закон за BSL.Законът, който определя магнитното поле на отделен токов елемент 
39. Приложения на закона Био-Савар-Лаплас.За поле с постоянен ток
За кръгъл контур.
И за соленоида
40. Индукция на магнитно полеМагнитното поле се характеризира с векторна величина, която се нарича индукция на магнитното поле (векторна величина, която е силовата характеристика на магнитното поле в дадена точка от пространството). MI. (B) това не е сила, действаща върху проводници, това е количество, което е чрез дадена сила по протежение на следната формула: B=F / (I*l) (Устно: MI векторен модул. (Б) е равно на съотношениетомодулът на силата F, с който магнитното поле действа върху проводник с ток, разположен перпендикулярно на магнитните линии, спрямо силата на тока в проводника I и дължината на проводника l.Магнитната индукция зависи само от магнитното поле. В това отношение индукцията може да се счита за количествена характеристика на магнитното поле. Тя определя с каква сила (сила на Лоренц) магнитното поле действа върху заряд, движещ се със скорост. 
MI се измерва в Тесла (1 T). В този случай 1 Tl \u003d 1 N / (A * m). MI има посока. Графично може да се начертае като линии. В еднородно магнитно поле MIs са успоредни и MI векторът ще бъде насочен по същия начин във всички точки. В случай на неравномерно магнитно поле, например поле около проводник с ток, векторът на магнитната индукция ще се промени във всяка точка от пространството около проводника, а допирателните към този вектор ще създадат концентрични кръгове около проводника.
41. Движение на частица в магнитно поле. Сила на Лоренц.а) - Ако една частица лети в област с еднородно магнитно поле и векторът V е перпендикулярен на вектора B, тогава тя се движи по окръжност с радиус R=mV/qB, тъй като силата на Лоренц Fl=mV^2 /R играе ролята на центростремителна сила. Периодът на оборот е T=2piR/V=2pim/qB и не зависи от скоростта на частицата (Това важи само за V<<скорости света) - Если угол между векторами V и B не равен 0 и 90 градусов, то частица в однородном магнитном поле движется по винтовой линии. - Если вектор V параллелен B, то частица движется по прямой линии (Fл=0). б) Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца.
Силата на L. се определя от съотношението: Fl = q VB sina (q е стойността на движещия се заряд; V е модулът на неговата скорост; B е модулът на вектора на индукция на магнитното поле; alpha е ъгълът между вектора V и вектора B) Силата на Лоренц е перпендикулярна на скоростта и следователно не върши работа, не променя модула на скоростта на заряда и неговата кинетична енергия. Но посоката на скоростта се променя непрекъснато. Силата на Лоренц е перпендикулярна на векторите B и v и нейната посока се определя по същото правило на лявата ръка като посоката на силата на Ампер: ако лявата ръка е разположена така, че компонентът на магнитната индукция B, перпендикулярен на скоростта на заряда, влиза в дланта и четири пръста са насочени по протежение на движението на положителен заряд (срещу движението на отрицателен), тогава палецът, огънат на 90 градуса, ще покаже посоката на силата на Лоренц, действаща върху заряда F l . 
Едно от най-важните понятия в механиката работна сила .
Принудителна работа
Всички физически тела в света около нас се задвижват със сила. Ако движещо се тяло в същата или противоположна посока е засегнато от сила или няколко сили от едно или повече тела, тогава те казват, че работата е свършена .
Тоест механичната работа се извършва от силата, действаща върху тялото. По този начин тяговата сила на електрически локомотив привежда в движение целия влак, като по този начин извършва механична работа. Велосипедът се задвижва от мускулната сила на краката на колоездача. Следователно тази сила извършва и механична работа.
Във физиката работа на сила нарича се физическа величина, равна на произведението на модула на силата, модула на преместване на точката на приложение на силата и косинуса на ъгъла между векторите на силата и преместването.
A = F s cos (F, s) ,
където Ф модул на сила,
с- модул за движение .
Работата се извършва винаги, ако ъгълът между ветровете на сила и преместване не е равен на нула. Ако силата действа в посока, обратна на посоката на движение, обемът на работа е отрицателен.
Работата не се извършва, ако върху тялото не действат сили или ако ъгълът между приложената сила и посоката на движение е 90 o (cos 90 o \u003d 0).
Ако конят дърпа количката, тогава мускулната сила на коня или силата на теглене, насочена в посока на количката, върши работата. А силата на гравитацията, с която водачът натиска количката, не работи, тъй като е насочена надолу, перпендикулярно на посоката на движение.
Работата на силата е скаларна величина.
SI единица за работа - джаул. 1 джаул е работата, извършена от сила от 1 нютон на разстояние 1 m, ако посоката на силата и преместването са еднакви.
Ако няколко сили действат върху тяло или материална точка, тогава те говорят за работата, извършена от тяхната резултатна сила.
Ако приложената сила не е постоянна, тогава нейната работа се изчислява като интеграл:
Мощност
Силата, която привежда тялото в движение, извършва механична работа. Но как се извършва тази работа, бързо или бавно, понякога е много важно да се знае на практика. В крайна сметка една и съща работа може да се извърши в различно време. Работата, която върши голям електродвигател, може да се извърши от малък двигател. Но ще му отнеме много повече време, за да го направи.
В механиката има величина, която характеризира скоростта на работа. Тази стойност се нарича мощност.
Мощността е съотношението на извършената работа за определен период от време към стойността на този период.
N= A /∆ т
По дефиниция А = Ф с cos α , но s/∆ t = v , Следователно
N= Ф v cos α = Ф v ,
където Ф - сила, v скорост, α е ъгълът между посоката на силата и посоката на скоростта.
т.е мощност - е скаларното произведение на вектора на силата и вектора на скоростта на тялото.
В международната система SI мощността се измерва във ватове (W).
Мощността на 1 ват е работата на 1 джаул (J), извършена за 1 секунда (s).
Мощността може да се увеличи чрез увеличаване на силата, която извършва работата, или скоростта, с която се извършва тази работа.
Механична работа. Единици за работа.
В ежедневието под понятието "работа" разбираме всичко.
Във физиката концепцията работамалко по-различно. Това е определена физическа величина, което означава, че може да бъде измерена. Във физиката изучаването е предимно механична работа .
Помислете за примери за механична работа.
Влакът се движи под действието на теглителната сила на електрическия локомотив, докато извършва механична работа. Когато се изстреля пистолет, силата на налягане на праховите газове върши работа - тя премества куршума по цевта, докато скоростта на куршума се увеличава.
От тези примери се вижда, че механичната работа се извършва, когато тялото се движи под действието на сила. Механичната работа се извършва и в случай, когато силата, действаща върху тялото (например силата на триене), намалява скоростта на неговото движение.
Искайки да преместим шкафа, натискаме го със сила, но ако не се движи едновременно, тогава не извършваме механична работа. Може да си представим случая, когато тялото се движи без участието на сили (по инерция), в този случай механичната работа също не се извършва.
Така, механичната работа се извършва само когато върху тялото действа сила и то се движи .
Лесно е да се разбере, че колкото по-голяма е силата, действаща върху тялото и колкото по-дълъг е пътят, който тялото изминава под действието на тази сила, толкова по-голяма е извършената работа.
Механичната работа е право пропорционална на приложената сила и право пропорционална на изминатото разстояние. .
Затова се съгласихме да измерваме механичната работа чрез произведението на силата и пътя, изминат в тази посока на тази сила:
работа = сила × път
където НО- работа, Ф- сила и с- изминато разстояние.
Единица работа е работата, извършена от сила от 1 N на път от 1 m.
Работна единица - джаул (Дж ) е кръстен на английския учен Джоул. По този начин,
1 J = 1N m.
Също така се използва килоджаули (kJ) .
1 kJ = 1000 J.
Формула A = Fsприложимо, когато мощността Фе постоянна и съвпада с посоката на движение на тялото.
Ако посоката на силата съвпада с посоката на движение на тялото, тогава тази сила върши положителна работа.
Ако движението на тялото се извършва в посока, противоположна на посоката на приложената сила, например силата на триене на плъзгане, тогава тази сила върши отрицателна работа.
Ако посоката на силата, действаща върху тялото, е перпендикулярна на посоката на движение, тогава тази сила не работи, работата е нула:
В бъдеще, говорейки за механична работа, ще я наричаме накратко с една дума - работа.
Пример. Изчислете извършената работа при повдигане на гранитна плоча с обем 0,5 m3 на височина 20 м. Плътността на гранита е 2500 kg / m 3.
Дадено:
ρ \u003d 2500 kg / m 3
Решение:
където F е силата, която трябва да се приложи, за да се повдигне равномерно плочата нагоре. Тази сила е равна по модул на силата на нишката F, действаща върху плочата, т.е. F = F-нишка. А силата на гравитацията може да се определи от масата на плочата: Ftyazh = gm. Изчисляваме масата на плочата, като знаем нейния обем и плътност на гранита: m = ρV; s = h, т.е. пътят е равен на височината на изкачването.
И така, m = 2500 kg/m3 0,5 m3 = 1250 kg.
F = 9,8 N/kg 1250 kg ≈ 12250 N.
A = 12 250 N 20 m = 245 000 J = 245 kJ.
Отговор: A = 245 kJ.
Лостове.Мощност.Енергия
Различните двигатели отнемат различно време, за да свършат една и съща работа. Например, кран на строителна площадка повдига стотици тухли до последния етаж на сграда за няколко минути. Ако някой работник премести тези тухли, ще му отнеме няколко часа, за да направи това. Друг пример. Кон може да изоре хектар земя за 10-12 часа, докато трактор с многоделов плуг ( рало- част от плуга, която разрязва земния слой отдолу и го прехвърля на бунището; мулти-споделяне - много споделяния), тази работа ще се извърши за 40-50 минути.
Ясно е, че кранът върши същата работа по-бързо от работника, а тракторът по-бързо от коня. Скоростта на работа се характеризира със специална стойност, наречена мощност.
Мощността е равна на съотношението на работата към времето, за което е завършена.
За да се изчисли мощността, е необходимо работата да се раздели на времето, през което се извършва тази работа.мощност = работа/време.
където н- мощност, А- работа, т- време на извършена работа.
Мощността е постоянна стойност, когато една и съща работа се извършва за всяка секунда, в други случаи съотношението A/tопределя средната мощност:
н cf = A/t . За единица мощност се приема мощността, при която работата в J се извършва за 1 s.
Тази единица се нарича ват ( вт) в чест на друг английски учен Уат.
1 ват = 1 джаул / 1 секунда, или 1 W = 1 J/s.
Ват (джаул в секунда) - W (1 J / s).
По-големите единици за мощност се използват широко в инженерството - киловат (kW), мегават (MW) .
1 MW = 1 000 000 W
1 kW = 1000 W
1 mW = 0,001 W
1 W = 0,000001 MW
1 W = 0,001 kW
1 W = 1000 mW
Пример. Намерете мощността на потока на водата, протичаща през язовира, ако височината на водопада е 25 m, а скоростта на потока е 120 m3 в минута.
Дадено:
ρ = 1000 kg/m3
Решение:
Маса на падащата вода: m = ρV,
m = 1000 kg/m3 120 m3 = 120 000 kg (12 104 kg).
Силата на гравитацията, действаща върху водата:
F = 9,8 m/s2 120 000 kg ≈ 1 200 000 N (12 105 N)
Извършена работа на минута:
A - 1 200 000 N 25 m = 30 000 000 J (3 107 J).
Мощност на потока: N = A/t,
N = 30 000 000 J / 60 s = 500 000 W = 0,5 MW.
Отговор: N = 0,5 MW.
Различните двигатели имат мощности, вариращи от стотни и десети от киловата (мотор на електрическа самобръсначка, шевна машина) до стотици хиляди киловати (водни и парни турбини).
Таблица 5
Мощност на някои двигатели, kW.
Всеки двигател има табела (паспорт на двигателя), която съдържа някои данни за двигателя, включително неговата мощност.
Човешката мощност при нормални условия на работа е средно 70-80 вата. Правейки скокове, бягайки нагоре по стълбите, човек може да развие мощност до 730 вата, а в някои случаи дори повече.
От формулата N = A/t следва, че
За да изчислите работата, трябва да умножите мощността по времето, през което е извършена тази работа.
Пример. Моторът на стайния вентилатор е с мощност 35 вата. Колко работа върши за 10 минути?
Нека запишем условието на задачата и да я решим.
Дадено:
Решение:
A = 35 W * 600 s = 21 000 W * s = 21 000 J = 21 kJ.
Отговор А= 21 kJ.
прости механизми.
От незапомнени времена човекът използва различни устройства за извършване на механична работа.
|
|
Всеки знае, че тежък предмет (камък, шкаф, машина), който не може да бъде преместен на ръка, може да бъде преместен с доста дълга пръчка - лост.
В момента се смята, че с помощта на лостове преди три хиляди години, при строежа на пирамидите в древен Египет, тежките каменни плочи са били преместени и издигнати на голяма височина.
В много случаи вместо да вдигате тежък товар до определена височина, той може да бъде търкален или издърпан на същата височина върху наклонена равнина или повдигнат с блокове.
Устройствата, използвани за преобразуване на мощността, се наричат механизми .
Простите механизми включват: лостове и неговите разновидности - блок, порта; наклонена равнина и нейните разновидности - клин, винт. В повечето случаи се използват прости механизми, за да се получи увеличение на силата, т.е. за увеличаване на силата, действаща върху тялото, няколко пъти.
Прости механизми се срещат както в домакинството, така и във всички сложни фабрични и фабрични машини, които режат, усукват и щамповат големи стоманени листове или изтеглят най-фините нишки, от които след това се произвеждат тъканите. Същите механизми могат да се намерят в съвременните сложни автомати, печатащи и броещи машини.
Рамото на лоста. Балансът на силите върху лоста.
Помислете за най-простия и често срещан механизъм - лоста.
Лостът е твърдо тяло, което може да се върти около фиксирана опора.
Фигурите показват как работник използва лост, за да повдигне товар като лост. В първия случай работник със сила Фнатиска края на лоста Б, във втория - повдига края Б.
Работникът трябва да преодолее тежестта на товара П- сила, насочена вертикално надолу. За това той завърта лоста около ос, минаваща през единствената неподвиженточка на пречупване - неговата опорна точка ОТНОСНО. Сила Ф, с което работникът действа върху лоста, по-малко сила П, така че работникът получава печалба в сила. С помощта на лост можете да повдигнете толкова тежък товар, че да не можете да го повдигнете сами.
Фигурата показва лост, чиято ос на въртене е ОТНОСНО(точка на опорна точка) се намира между точките на приложение на силите НОИ IN. Другата фигура показва диаграма на този лост. И двете сили Ф 1 и Ф 2, действащи върху лоста, са насочени в същата посока.
Най-краткото разстояние между опорната точка и правата линия, по която силата действа върху лоста, се нарича рамо на силата.
За да се намери рамото на силата, е необходимо да се спусне перпендикулярът от опорната точка до линията на действие на силата.Дължината на този перпендикуляр ще бъде рамото на тази сила. Фигурата показва това ОА- сила на раменете Ф 1; ОВ- сила на раменете Ф 2. Силите, действащи върху лоста, могат да го въртят около оста в две посоки: по часовниковата стрелка или обратно на часовниковата стрелка. Да, мощност Ф 1 завърта лоста по посока на часовниковата стрелка и силата Ф 2 го завърта обратно на часовниковата стрелка.
Условието, при което лостът е в равновесие под действието на приложените към него сили, може да се установи експериментално. В същото време трябва да се помни, че резултатът от действието на сила зависи не само от нейната числена стойност (модул), но и от точката, в която е приложена към тялото или как е насочена.
Различни тежести са окачени на лоста (виж фиг.) от двете страни на опорната точка, така че всеки път, когато лостът остава в равновесие. Силите, действащи върху лоста, са равни на теглата на тези товари. За всеки случай се измерват модулите на силите и техните рамене. От опита, показан на фигура 154, може да се види, че силата 2 Хбалансира мощността 4 Х. В този случай, както се вижда от фигурата, рамото с по-малка сила е 2 пъти по-голямо от рамото с по-голяма сила.
На базата на такива експерименти е установено условието (правилото) на баланса на лоста.
Лостът е в равновесие, когато силите, действащи върху него, са обратно пропорционални на раменете на тези сили.
Това правило може да се запише като формула:
Ф 1/Ф 2 = л 2/ л 1 ,
където Ф 1ИФ 2 - сили, действащи върху лоста, л 1Ил 2 , - раменете на тези сили (виж фиг.).
Правилото за баланса на лоста е установено от Архимед около 287-212 г. пр.н.е д. (Но последният абзац не казваше ли, че лостовете са били използвани от египтяните? Или тук е важна думата „установен“?)
От това правило следва, че по-малка сила може да бъде балансирана с лост на по-голяма сила. Нека едното рамо на лоста е 3 пъти по-голямо от другото (виж фиг.). След това, прилагайки сила от, например, 400 N в точка B, е възможно да повдигнете камък с тегло 1200 N. За да повдигнете още по-тежък товар, е необходимо да увеличите дължината на рамото на лоста, върху което работнически актове.
Пример. С помощта на лост работник повдига плоча с тегло 240 кг (виж фиг. 149). Каква сила прилага той върху по-голямото рамо на лоста, което е 2,4 m, ако по-малкото рамо е 0,6 m?
Нека напишем условието на проблема и да го решим.
Дадено:
Решение:
Според правилото за равновесие на лоста F1/F2 = l2/l1, откъдето F1 = F2 l2/l1, където F2 = P е теглото на камъка. Тегло на камъка asd = gm, F = 9,8 N 240 kg ≈ 2400 N
Тогава F1 = 2400 N 0,6 / 2,4 = 600 N.
Отговор: F1 = 600 N.
В нашия пример работникът преодолява сила от 2400 N, като прилага към лоста сила от 600 N. Но в същото време рамото, върху което действа работникът, е 4 пъти по-дълго от това, върху което действа тежестта на камъка. ( л 1 : л 2 = 2,4 m: 0,6 m = 4).
Прилагайки правилото на лоста, по-малка сила може да балансира по-голяма сила. В този случай рамото на по-малката сила трябва да е по-дълго от рамото на по-голямата сила.
Момент на сила.
Вече знаете правилото за баланс на лоста:
Ф 1 / Ф 2 = л 2 / л 1 ,
Използвайки свойството на пропорция (продуктът на неговите крайни членове е равен на произведението на средните му членове), ние го записваме в този вид:
Ф 1л 1 = Ф 2 л 2 .
От лявата страна на уравнението е произведението на силата Ф 1 на рамото й л 1, а вдясно - произведението на силата Ф 2 на рамото й л 2 .
Произведението на модула на силата, въртяща тялото и рамото му, се нарича момент на сила; обозначава се с буквата М. И така,
Лостът е в равновесие под действието на две сили, ако моментът на силата, която го върти по посока на часовниковата стрелка, е равен на момента на силата, която го върти обратно на часовниковата стрелка.
Това правило се нарича правило на момента , може да се запише като формула:
M1 = M2
Наистина, в разгледания от нас експеримент (§ 56) действащите сили са равни на 2 N и 4 N, раменете им са съответно 4 и 2 натиска на лоста, т.е. моментите на тези сили са еднакви, когато лостът е в равновесие.
Моментът на силата, както всяка физическа величина, може да бъде измерен. За единица за момент на сила се приема момент на сила от 1 N, чието рамо е точно 1 m.
Тази единица се нарича нютон метър (N m).
Моментът на силата характеризира действието на силата и показва, че тя зависи едновременно от модула на силата и от нейното рамо. Всъщност вече знаем, например, че ефектът на сила върху врата зависи както от модула на силата, така и от това къде е приложена силата. Вратата се завърта по-лесно, колкото по-далече от оста на въртене се прилага силата, действаща върху нея. По-добре е да развиете гайката с дълъг гаечен ключ, отколкото с къс. Колкото по-лесно е да вдигнете кофа от кладенеца, толкова по-дълга е дръжката на портата и т.н.
Лостове в техниката, ежедневието и природата.
Правилото на лоста (или правилото на моментите) е в основата на действието на различни видове инструменти и устройства, използвани в технологиите и ежедневието, където се изисква увеличаване на силата или на пътя.
Имаме печалба в сила при работа с ножици. ножици - това е лост(ориз), чиято ос на въртене се осъществява чрез винт, свързващ двете половини на ножицата. действаща сила Ф 1 е мускулната сила на ръката на човека, който стиска ножицата. Противоположна сила Ф 2 - силата на съпротивление на такъв материал, който се реже с ножица. В зависимост от предназначението на ножиците, устройството им е различно. Офисните ножици, предназначени за рязане на хартия, имат дълги остриета и дръжки с почти еднаква дължина. Не изисква много сила за рязане на хартия и е по-удобно да режете по права линия с дълго острие. Ножиците за рязане на ламарина (фиг.) имат дръжки много по-дълги от остриетата, тъй като силата на съпротивление на метала е голяма и за да се балансира, рамото на действащата сила трябва да се увеличи значително. Още повече разлика между дължината на дръжките и разстоянието на режещата част и оста на въртене навътре резачки за тел(фиг.), Предназначен за рязане на тел.
Лостове от различни видове се предлагат на много машини. Дръжка на шевна машина, педали на велосипед или ръчни спирачки, педали на автомобили и трактори, клавиши за пиано са всички примери за лостове, използвани в тези машини и инструменти.
Примери за използване на лостове са дръжките на менгемета и работните маси, лостът на пробивна машина и др.
Действието на лостовите баланси също се основава на принципа на лоста (фиг.). Скалата за обучение, показана на фигура 48 (стр. 42), действа като равнорамен лост . IN десетични скалирамото, към което е окачена чашата с тежести, е 10 пъти по-дълго от рамото, носещо товара. Това значително опростява претеглянето на големи товари. Когато претегляте товар на десетична скала, умножете теглото на тежестите по 10.
|
|
|
Устройството на везните за претегляне на товарни вагони на автомобили също се основава на правилото на лоста.
Лостове се намират и в различни части на тялото на животните и хората. Това са например ръцете, краката, челюстите. Много лостове могат да бъдат намерени в тялото на насекомите (като сте прочели книга за насекомите и структурата на тялото им), птиците, в структурата на растенията.
Прилагане на закона за баланса на лоста към блока.
Блокиранее колело с жлеб, подсилено в държача. По улука на блока се прекарва въже, кабел или верига.
|
|
Фиксиран блок такъв блок се нарича, чиято ос е фиксирана и при повдигане на товари не се издига и не пада (фиг.
Неподвижният блок може да се разглежда като лост с еднакво рамо, при който раменете на силите са равни на радиуса на колелото (фиг.): OA = OB = r. Такъв блок не дава печалба в сила. ( Ф 1 = Ф 2), но ви позволява да промените посоката на силата. Подвижен блок е блок. оста на която се издига и пада заедно с товара (фиг.). Фигурата показва съответния лост: ОТНОСНО- опорна точка на лоста, ОА- сила на раменете РИ ОВ- сила на раменете Ф. От рамото ОВ 2 пъти рамото ОА, след това силата Ф 2 пъти по-малко мощност Р:
F = P/2 .
По този начин, подвижният блок дава увеличение на силата с 2 пъти .
Това може да се докаже и с помощта на концепцията за момент на сила. Когато блокът е в равновесие, моментите на силите ФИ Рса равни помежду си. Но рамото на силата Ф 2 пъти силата на раменете Р, което означава, че самата сила Ф 2 пъти по-малко мощност Р.
Обикновено на практика се използва комбинация от фиксиран блок с подвижен (фиг.). Фиксираният блок се използва само за удобство. Той не дава печалба в сила, но променя посоката на силата. Например ви позволява да повдигате товар, докато стоите на земята. Това е полезно за много хора или работници. Въпреки това, той дава печалба от мощност 2 пъти повече от обикновено!
Равенство в работата при използване на прости механизми. "Златното правило" на механиката.
Разгледаните от нас прости механизми се използват при извършване на работа в случаите, когато е необходимо да се балансира друга сила чрез действието на една сила.
Естествено възниква въпросът: давайки печалба в силата или пътя, простите механизми не дават ли печалба в работата? Отговорът на този въпрос може да бъде получен от опит.
Балансирайки върху лоста две сили с различен модул Ф 1 и Ф 2 (фиг.), задвижете лоста. Оказва се, че за същото време, точката на приложение на по-малка сила Ф 2 е дълъг път с 2, и точката на приложение на по-голяма сила Ф 1 - по-малък път с 1. След като измерим тези пътища и модули на силата, откриваме, че пътищата, изминати от точките на приложение на силите върху лоста, са обратно пропорционални на силите:
с 1 / с 2 = Ф 2 / Ф 1.
Така, действайки върху дългото рамо на лоста, ние печелим в сила, но в същото време губим същото количество по пътя.
Продукт на силата Фпо пътя сима работа. Нашите експерименти показват, че работата, извършена от силите, приложени към лоста, са равни една на друга:
Ф 1 с 1 = Ф 2 с 2, т.е. НО 1 = НО 2.
Така, когато използвате ливъридж, печалбата в работата няма да работи.
Използвайки лоста, можем да спечелим или в сила, или в разстояние. Действайки със сила върху късото рамо на лоста, ние печелим разстояние, но губим в сила със същото количество.
Има легенда, че Архимед, възхитен от откриването на правилото на лоста, възкликнал: „Дайте ми опорна точка и аз ще обърна Земята!“.
Разбира се, Архимед не би могъл да се справи с такава задача, дори ако му е била дадена опорна точка (която трябва да е извън Земята) и лост с необходимата дължина.
За да повдигне земята само с 1 см, дългото рамо на лоста би трябвало да опише дъга с огромна дължина. Ще са необходими милиони години, за да преместите дългия край на лоста по този път, например със скорост от 1 m/s!
Не дава печалба в работата и фиксиран блок,което е лесно да се провери чрез опит (виж фиг.). Пътища, изминати от точките на приложение на силите ФИ Ф, са еднакви, едни и същи са силите, което означава, че работата е една и съща.
Възможно е да се измерва и сравнява извършената работа с помощта на подвижен блок. За да повдигнете товара на височина h с помощта на подвижен блок, е необходимо да преместите края на въжето, към което е прикрепен динамометърът, както показва опитът (фиг.), на височина 2h.
По този начин, получавайки печалба от сила 2 пъти, те губят 2 пъти по пътя, следователно подвижният блок не дава печалба в работата.
Вековната практика показва това нито един от механизмите не дава печалба в работата.Използват се различни механизми за победа в сила или по пътя, в зависимост от условията на работа.
Още древните учени са знаели правилото, приложимо за всички механизми: колко пъти побеждаваме по сила, колко пъти губим на разстояние. Това правило е наречено "златното правило" на механиката.
Ефективността на механизма.
Имайки предвид устройството и действието на лоста, не взехме предвид триенето, както и теглото на лоста. при тези идеални условия работата, извършена от приложената сила (ще наречем тази работа завършен), е равно на полезенповдигане на товари или преодоляване на всякакво съпротивление.
На практика общата работа, извършена от механизма, винаги е малко по-голяма от полезната работа.
Част от работата се извършва срещу силата на триене в механизма и чрез преместване на отделните му части. Така че, използвайки подвижен блок, трябва допълнително да извършите работа по повдигане на самия блок, въжето и определяне на силата на триене в оста на блока.
Какъвто и механизъм да изберем, полезната работа, извършена с негова помощ, винаги е само част от общата работа. И така, обозначавайки полезната работа с буквата Ap, пълната (изхарчена) работа с буквата Az, можем да напишем:
нагоре< Аз или Ап / Аз < 1.
Съотношението на полезна работа към общата работа се нарича ефективност на механизма.
Ефективността е съкратено като ефективност.
Ефективност = Ap / Az.
Ефективността обикновено се изразява като процент и се обозначава с гръцката буква η, чете се като "това":
η \u003d Ap / Az 100%.
Пример: Тегло от 100 kg е окачено за късото рамо на лоста. За повдигането му към дългото рамо е приложена сила от 250 N. Товарът е повдигнат на височина h1 = 0,08 m, докато точката на приложение на движещата сила падна до височина h2 = 0,4 m. Намерете ефективността на лоста.
Нека запишем условието на задачата и да я решим.
Дадено :
Решение :
η \u003d Ap / Az 100%.
Пълна (отработена) работа Az = Fh2.
Полезна работа Ап = Рh1
P = 9,8 100 kg ≈ 1000 N.
Ap = 1000 N 0,08 \u003d 80 J.
Az = 250 N 0,4 m \u003d 100 J.
η = 80 J/100 J 100% = 80%.
Отговор : η = 80%.
Но и в този случай "златното правило" е изпълнено. Част от полезната работа – 20% от нея – се изразходва за преодоляване на триенето по оста на лоста и въздушното съпротивление, както и за движението на самия лост.
Ефективността на всеки механизъм винаги е под 100%. Чрез проектирането на механизми хората са склонни да повишават своята ефективност. За да направите това, триенето в осите на механизмите и теглото им се намаляват.
Енергия.
Във фабриките и фабриките машините и машините се задвижват от електрически двигатели, които консумират електрическа енергия (оттук и името).
|
Компресирана пружина (ориз), която се изправя, върши работа, повдига товар на височина или кара количката да се движи. Неподвижен товар, издигнат над земята, не върши работа, но ако този товар падне, той може да свърши работа (например може да забие купчина в земята). Всяко движещо се тяло има способността да върши работа. И така, стоманена топка A (ориз), търкаляна надолу от наклонена равнина, удряйки дървен блок B, го премества на определено разстояние. При това се работи. Ако едно тяло или няколко взаимодействащи тела (система от тела) могат да вършат работа, се казва, че те имат енергия. Енергия - физическа величина, показваща каква работа може да извърши едно тяло (или няколко тела). Енергията се изразява в системата SI в същите единици като работата, т.е джаули. Колкото повече работа може да извърши едно тяло, толкова повече енергия има то. Когато се извършва работа, енергията на телата се променя. Извършената работа е равна на промяната в енергията. Потенциална и кинетична енергия.Потенциал (от лат.потентност - възможност) енергия се нарича енергия, която се определя от взаимното положение на взаимодействащите тела и части от едно и също тяло. Потенциална енергия, например, има тяло, издигнато спрямо повърхността на Земята, тъй като енергията зависи от относителното положение на него и Земята. и тяхното взаимно привличане. Ако считаме, че потенциалната енергия на тяло, лежащо на Земята, е равна на нула, тогава потенциалната енергия на тяло, издигнато на определена височина, ще се определи от работата, извършена от гравитацията, когато тялото падне на Земята. Означете потенциалната енергия на тялото Е n защото Е = А, а работата, както знаем, е равна на произведението на силата и пътя, тогава A = Fh, където Ф- силата на гравитацията. Следователно, потенциалната енергия En е равна на: E = Fh или E = gmh, където ж- ускорение на гравитацията, м- телесна маса, з- височината, до която се издига тялото. Водата в реките, държани от язовири, има огромна потенциална енергия. Падайки надолу, водата върши работа, пускайки в движение мощните турбини на електроцентралите. Потенциалната енергия на копровия чук (фиг.) се използва в строителството за извършване на работата по забиване на пилоти. Чрез отваряне на врата с пружина се извършва работа за разтягане (или компресиране) на пружината. Благодарение на придобитата енергия, пружината, свиваща се (или изправяща се), върши работата, затваряйки вратата. Енергията на компресирани и неусукани пружини се използва например в ръчни часовници, различни играчки с часовников механизъм и др. Всяко еластично деформирано тяло притежава потенциална енергия.Потенциалната енергия на сгъстен газ се използва при работата на топлинни двигатели, в отбойни чукове, които се използват широко в минната индустрия, при изграждане на пътища, изкопни работи на твърда почва и др. Енергията, притежавана от тялото в резултат на неговото движение, се нарича кинетична (от гръцки.кино - движение) енергия. Кинетичната енергия на тялото се обозначава с буквата Еда се. Движещата се вода, задвижвайки турбините на водноелектрическите централи, изразходва кинетичната си енергия и върши работа. Движещият се въздух има и кинетична енергия – вятъра. От какво зависи кинетичната енергия? Нека се обърнем към опита (виж фиг.). Ако търкаляте топка А от различни височини, ще забележите, че колкото по-голяма е височината на търкалянето на топката, толкова по-голяма е нейната скорост и толкова по-напред напредва щангата, т.е. върши повече работа. Това означава, че кинетичната енергия на тялото зависи от неговата скорост. Поради скоростта, летящият куршум има голяма кинетична енергия. Кинетичната енергия на тялото зависи и от неговата маса. Нека направим нашия опит отново, но ще търкаляме друга топка - с по-голяма маса - от наклонена равнина. Блок Б ще се придвижи по-нататък, т.е. ще се свърши повече работа. Това означава, че кинетичната енергия на втората топка е по-голяма от първата. Колкото по-голяма е масата на тялото и скоростта, с която се движи, толкова по-голяма е кинетичната му енергия. За да се определи кинетичната енергия на тялото, се прилага формулата: Ek \u003d mv ^ 2 / 2, където м- телесна маса, vе скоростта на тялото. Кинетичната енергия на телата се използва в техниката. Задържаната от язовира вода има, както вече споменахме, голяма потенциална енергия. При падане от язовир водата се движи и има същата голяма кинетична енергия. Той задвижва турбина, свързана с генератор на електрически ток. Благодарение на кинетичната енергия на водата се генерира електрическа енергия. Енергията на движещата се вода е от голямо значение в националната икономика. Тази енергия се използва от мощни водноелектрически централи. Енергията на падащата вода е екологично чист източник на енергия, за разлика от енергията на горивото. Всички тела в природата, по отношение на условната нулева стойност, имат или потенциална, или кинетична енергия, а понякога и двете. Например летящият самолет има както кинетична, така и потенциална енергия спрямо Земята. Запознахме се с два вида механична енергия. Други видове енергия (електрическа, вътрешна и др.) ще бъдат разгледани в други раздели на курса по физика. Превръщането на един вид механична енергия в друг. Феноменът на преобразуването на един вид механична енергия в друг е много удобно да се наблюдава на устройството, показано на фигурата. Навивайки конеца около оста, повдигнете диска на устройството. Вдигнатият диск има известна потенциална енергия. Ако го пуснете, ще се завърти и ще падне. При падане потенциалната енергия на диска намалява, но в същото време кинетичната му енергия се увеличава. В края на падането дискът има такъв резерв от кинетична енергия, че отново може да се издигне почти до предишната си височина. (Част от енергията се изразходва за работа срещу силата на триене, така че дискът не достига първоначалната си височина.) След като се издигне, дискът отново пада и след това отново се издига. В този експеримент, когато дискът се движи надолу, неговата потенциална енергия се превръща в кинетична енергия, а при движение нагоре кинетичната енергия се превръща в потенциална. Преобразуването на енергията от един вид в друг се случва и когато две еластични тела се ударят, например, гумена топка в пода или стоманена топка върху стоманена плоча. Ако вдигнете стоманена топка (ориз) над стоманена плоча и я освободите от ръцете си, тя ще падне. Когато топката пада, нейната потенциална енергия намалява, а кинетичната й енергия се увеличава с увеличаване на скоростта на топката. Когато топката удари плочата, топката и плочата ще бъдат компресирани. Кинетичната енергия, която притежава топката, ще се превърне в потенциална енергия на компресираната плоча и компресираната топка. Тогава, поради действието на еластичните сили, плочата и топката ще придобият първоначалната си форма. Топката ще отскочи от плочата и потенциалната им енергия отново ще се превърне в кинетичната енергия на топката: топката ще отскочи нагоре със скорост, почти равна на скоростта, която е имала в момента на удара върху плочата. С издигането на топката скоростта на топката, а оттам и нейната кинетична енергия, намалява, а потенциалната енергия се увеличава. отскачайки от плочата, топката се издига на почти същата височина, от която е започнала да пада. На върха на изкачването цялата му кинетична енергия отново ще се превърне в потенциална енергия. Природните явления обикновено са придружени от преобразуване на един вид енергия в друг. Енергията също може да се прехвърля от едно тяло на друго. Така например, когато стреляте от лък, потенциалната енергия на опъната тетива се преобразува в кинетичната енергия на летяща стрела. |
За да може да се характеризират енергийните характеристики на движението, беше въведено понятието механична работа. И именно на нея в различните й прояви е посветена статията. Разбирането на темата е едновременно лесно и доста сложно. Авторът искрено се опита да го направи по-разбираем и разбираем и може само да се надяваме, че целта е постигната.
Какво е механична работа?
Как се нарича? Ако върху тялото действа някаква сила и в резултат на действието на тази сила тялото се движи, тогава това се нарича механична работа. Когато се подхожда от гледна точка на научната философия, тук могат да се разграничат няколко допълнителни аспекта, но статията ще обхване темата от гледна точка на физиката. Механичната работа не е трудна, ако се замислите внимателно за написаните тук думи. Но думата "механичен" обикновено не се пише и всичко се свежда до думата "работа". Но не всяка работа е механична. Тук човек седи и мисли. Работи ли? Психически да! Но дали е механична работа? Не. Ами ако човекът върви? Ако тялото се движи под въздействието на сила, тогава това е механична работа. Всичко е просто. С други думи, силата, действаща върху тялото, върши (механична) работа. И още нещо: именно работата може да характеризира резултата от действието на определена сила. Така че, ако човек върви, тогава определени сили (триене, гравитация и т.н.) извършват механична работа върху човек и в резултат на тяхното действие човек променя точката си на местоположение, с други думи, той се движи.
Работата като физическа величина е равна на силата, която действа върху тялото, умножена по пътя, който тялото е извървяло под въздействието на тази сила и в посоката, посочена от нея. Можем да кажем, че механичната работа е извършена, ако едновременно са изпълнени 2 условия: силата е действала върху тялото и то се движи по посока на действието си. Но не е извършено или не се изпълнява, ако е действала силата и тялото не е променило местоположението си в координатната система. Ето малки примери, при които не се извършва механична работа:
- Така човек може да падне върху огромен камък, за да го премести, но няма достатъчно сила. Силата действа върху камъка, но той не се движи и работа не се извършва.
- Тялото се движи в координатната система, а силата е равна на нула или всички те са компенсирани. Това може да се наблюдава по време на инерционно движение.
- Когато посоката, в която се движи тялото, е перпендикулярна на силата. Когато влакът се движи по хоризонтална линия, силата на гравитацията не върши своята работа.
В зависимост от определени условия механичната работа може да бъде отрицателна и положителна. Така че, ако посоките и силите, и движенията на тялото са еднакви, тогава се получава положителна работа. Пример за положителна работа е ефектът на гравитацията върху падаща капка вода. Но ако силата и посоката на движение са противоположни, тогава възниква отрицателна механична работа. Пример за такъв вариант е балон, издигащ се нагоре и гравитация, която върши отрицателна работа. Когато едно тяло е подложено на въздействието на няколко сили, такава работа се нарича "резултантна силова работа".
Характеристики на практическото приложение (кинетична енергия)
Преминаваме от теория към практическа част. Отделно трябва да говорим за механичната работа и нейното използване във физиката. Както мнозина вероятно си спомнят, цялата енергия на тялото е разделена на кинетична и потенциална. Когато обектът е в равновесие и не се движи никъде, неговата потенциална енергия е равна на общата енергия, а кинетичната му енергия е нула. Когато движението започне, потенциалната енергия започва да намалява, кинетичната енергия да се увеличава, но като цяло те са равни на общата енергия на обекта. За материална точка кинетичната енергия се дефинира като работата на силата, която е ускорила точката от нула до стойността H, а във формата на формула кинетиката на тялото е ½ * M * H, където M е масата. За да разберете кинетичната енергия на обект, който се състои от много частици, трябва да намерите сумата от цялата кинетична енергия на частиците и това ще бъде кинетичната енергия на тялото.
Характеристики на практическото приложение (потенциална енергия)
В случай, че всички сили, действащи върху тялото, са консервативни и потенциалната енергия е равна на общата, тогава не се извършва работа. Този постулат е известен като закон за запазване на механичната енергия. Механичната енергия в затворена система е постоянна във времевия интервал. Законът за запазване се използва широко за решаване на задачи от класическата механика.
Характеристики на практическото приложение (термодинамика)
В термодинамиката работата, извършена от газ по време на разширение, се изчислява чрез интеграла от налягането, умножено по обем. Този подход е приложим не само в случаите, когато има точна функция на обема, но и за всички процеси, които могат да бъдат показани в равнината налягане/обем. Познанията за механичната работа също се прилагат не само за газове, но и за всичко, което може да упражнява натиск.
Характеристики на практическото приложение в практиката (теоретична механика)
В теоретичната механика всички описани по-горе свойства и формули се разглеждат по-подробно, по-специално това са проекции. Тя също така дава своя собствена дефиниция за различни формули на механичната работа (пример за дефиницията за интеграла на Риммер): границата, към която се стреми сумата от всички сили на елементарната работа, когато фиността на разделянето клони към нула, се нарича работа на силата по кривата. Вероятно трудно? Но нищо, с теоретичната механика всичко. Да, и цялата механична работа, физика и други трудности приключиха. По-нататък ще има само примери и заключение.
Механични работни единици
SI използва джаули за измерване на работата, докато GHS използва ergs:
- 1 J = 1 kg m²/s² = 1 Nm
- 1 erg = 1 g cm²/s² = 1 dyne cm
- 1 erg = 10 −7 J
Примери за механична работа
За да разберете най-накрая такава концепция като механична работа, трябва да проучите няколко отделни примера, които ще ви позволят да го разгледате от много, но не от всички страни:
- Когато човек вдигне камък с ръце, тогава се извършва механична работа с помощта на мускулната сила на ръцете;
- Когато влак се движи по релсите, той се дърпа от тяговата сила на трактора (електровоз, дизелов локомотив и др.);
- Ако вземете пистолет и стреляте от него, тогава благодарение на силата на налягане, която ще създадат праховите газове, работата ще бъде свършена: куршумът се движи по цевта на пистолета едновременно с увеличаване на скоростта на самия куршум ;
- Има и механична работа, когато силата на триене действа върху тялото, принуждавайки го да намали скоростта на движението си;
- Горният пример с топки, когато се издигат в обратна посока спрямо посоката на гравитацията, също е пример за механична работа, но освен гравитацията, силата на Архимед действа и когато всичко, което е по-леко от въздуха, се издига нагоре.
Какво е власт?
Накрая искам да засегна темата за властта. Работата, извършена от сила за една единица време, се нарича мощност. Всъщност мощността е такава физическа величина, която е отражение на съотношението на работата към определен период от време, през който е извършена тази работа: M = P / B, където M е мощност, P е работа, B е време. SI единицата за мощност е 1 ват. Един ват е равен на мощността, която извършва работата на един джаул за една секунда: 1 W = 1J \ 1s.
