Механичната работа е еднаква. Какво се измерва с текущия

Механична работа. Работни места.

В ежедневието под концепцията за "работа" разбираме всичко.

Във физиката, концепцията работа Донякъде друга. Това е определена физическа стойност, което означава, че може да бъде измерено. Във физиката се изследва преди всичко механична работа .

Разгледайте примери за механична работа.

Влакът се движи под действието на електричеството на електрическия локомотив, докато се извършва механичната работа. Когато стреляте от пистолет, натискът на налягането на прах газове прави работа - премества куршума по цевта, скоростта на куршума се увеличава.

От тези примери може да се види, че механичната работа се извършва, когато тялото се движи под действието на сила. Механичната работа се извършва в случая, когато силата, действаща върху тялото (например силата на триенето), намалява скоростта на движението му.

Искате да преместите гардероба, ние го натискаме със сила върху нея, но ако не влезе в движение, ние не правим механична работа. Можете да си представите случая, когато тялото се движи без участието на силите (от инерция), в този случай механичната работа също не се извършва.

Така, механичната работа се извършва само когато сила действа върху тялото и се движи .

Не е трудно да се разбере, че по-голямата сила действа върху тялото и по-дългия път, който тялото преминава под действието на тази сила, по-голямата работа се извършва.

Механичната работа е пряко пропорционална на прилаганата сила и пряко пропорционална на пътя .

Ето защо беше договорено да се измери механичната работа чрез работата на силата по пътя, преминала в тази посока на тази сила:

работа \u003d сила × път

където НО - работа, Е. - Мощност I. с. - изминато разстояние.

За единица работа, работата се извършва със сила в 1N, по пътя, равна на 1 m.

Единица работа - джаул (Й. ) Наречен в чест на английския учен Joule. По този начин,

1 J \u003d 1N · m.

Използвани и използвани килоджаули (kJ.) .

1 KJ \u003d 1000 J.

Формула A \u003d fs. Приложимо в случая, когато властта Е. постоянно и съвпада с посоката на движение на тялото.

Ако посоката на сила съвпада с посоката на движението на тялото, тази сила прави положителна работа.

Ако движението на тялото възникне в посоката, противоположна на посоката на приложената сила, например, инсулт, тогава тази сила прави отрицателна работа.

Ако посоката на сила, действаща върху тялото, е перпендикулярна на посоката на движение, тогава тази сила не работи, работата е нула:

В бъдеще, говорейки за механична работа, ние ще го наречем накратко в една дума - работа.

Пример. Изчислява се работата, извършена при повдигане на гранитната плоча с обем от 0,5 m3 до височина 20 m. Гранитът е 2500 kg / m3.

Дано.:

ρ \u003d 2500 kg / m 3

Решение:

където, което искате да прикрепите, за да вдигнете равномерно. Тази сила в модула е равна на силата на тежкото гориво, действайки върху печката, т.е. f \u003d гориво. И силата на гравитацията може да се определи от масата на плочата: flay \u003d gm. Масата на плочата се изчислява, знаейки неговия обем и плътността на гранита: m \u003d ρv; S \u003d h, т.е. пътят е равен на височината на лифта.

Така, m \u003d 2500 kg / m3 · 0.5 m3 \u003d 1250 kg.

F \u003d 9.8 N / kg · 1250 kg ≈ 12 250 N.

A \u003d 12 250 N · 20 m \u003d 245 000 J \u003d 245 kJ.

Отговор: A \u003d 245 kJ.

Лостове. Мощност. Енергия

На Комисията на същата работа, различни двигатели изискват различни времена. Например, повдигащият кран на строителна площадка отнема няколко минути до горния етаж на сградата стотици тухли. Ако тези тухли влачат работниците, това ще отнеме за това този път. Друг пример. Хектарите на Земята могат да се изпомпват за 10-12 часа, тракторът с многоземно плуг ( лремен - част от плуга, рязане на земите на земята отдолу и предаването му на сметището; Multi-Earth - много Lemhehov), тази работа ще се представи с 40-50 минути.

Ясно е, че повдигащият кран същата работа прави по-бързо от работниците и тракторът е по-бърз от коня. Скоростта на изпълнение се характеризира със специална стойност, наречена мощност.

Мощността е равна на съотношението на работата по време, за което е извършено.

За да изчислите властта, трябва да работите по времето, през което тази работа е извършена. Power \u003d Работа / време.

където Н. - мощност, А. - работа, t. - време на завършена работа.

Мощност - стойността е постоянна, когато се извършва една и съща работа за всяка секунда, в други случаи отношението A / T. Определя средната мощност:

Н.сряда \u003d. A / T. . За единица сила е направена такава сила, при която 1 се работи в J.

Това устройство се нарича watt ( T.) В чест на друг английски учен ват.

1 WATT \u003d 1 JOULE / 1 секунда, или 1 W \u003d 1 J / s.

Watt (джаул в секунда) - w (1 j / s).

Техниката е широко използвана по-големи енергийни единици - киловат (kW.), мегават (MW.) .

1 MW \u003d 1 000 000 W

1 kW \u003d 1000 w

1 MW \u003d 0.001 W

1 W \u003d 0.000001 MW

1 W \u003d 0.001 kW

1 w \u003d 1000 mw

Пример. Намерете силата на потока вода, която тече през язовира, ако височината на капка вода е 25 m, а консумацията му е 120 m3 на минута.

Дано.:

ρ \u003d 1000 kg / m3

Решение:

Маса на падащата вода: m \u003d ρv.,

m \u003d 1000 kg / m3 · 120 m3 \u003d 120 000 kg (12,104 kg).

Гравитация, действайки върху водата:

F \u003d 9.8 m / s2 · 120 000 kg ≈ 1 200 000 h (12 · 105 h)

Работа, извършена от поток в минута:

А - 1 200 000 N · 25 m \u003d 30 000 000 J (3 · 107 й).

Мощност на потока: n \u003d a / t,

N \u003d 30 000 000 J / 60 C \u003d 500 000 W \u003d 0,5 MW.

Отговор: N \u003d 0,5 mw.

Различни двигатели имат капацитет от стотни и десети от киловатка (електрически бръснач, шевна машина) до стотици хиляди киловат (водни и парни турбини).

Таблица 5.

Мощност на някои двигатели, kW.

Всеки двигател има знак (моторна паспорт), която показва някои данни за двигателя, включително нейната сила.

Човешката сила при нормални работни условия средно е 70-80 W. Осъществяване на скокове, управление на стълбите, човек може да развие мощност до 730 W, а в някои случаи и още по-голям.

От формула n \u003d a / t следва това

За да се изчисли работата, е необходимо да се умножи властта за времето, през което се извършва тази работа.

Пример. Вътрешният вентилатор има мощност от 35 вата. Каква работа прави в 10 минути?

Ние записваме състоянието на задачата и го разрешаваме.

Дано.:

Решение:

A \u003d 35 W * 600S \u003d 21 000 W * C \u003d 21 000 J \u003d 21 KJ.

Отговор А. \u003d 21 kJ.

Прости механизми.

От незапомнени времена човек използва различни устройства за извършване на механична работа.

Всеки е известен, че тежкият елемент (камък, шкаф, машина), който не може да бъде изместен от ръцете си, може да бъде преместен с достатъчна дълга пръчка - лост.

В момента се смята, че с помощта на лостове преди три хиляди години, по време на изграждането на пирамидите в древен Египет, тежките каменни плочи бяха повдигнати до голяма височина.

В много случаи, вместо да повдигате тежкото натоварване на някаква височина, тя може да бъде варена или вкарана на една и съща височина по наклонената равнина или да се повдигне с блоковете.

Наричат \u200b\u200bсе устройства, обслужващи за преобразуване на захранването механизми .

Простите механизми включват: лостове и сортове - блок, порта; Наклонена равнина и нейните сортове - клин, винт. В повечето случаи се използват прости механизми за получаване на печалби, т.е. да се увеличи силата, действаща върху тялото няколко пъти.

Простите механизми са достъпни и на домашни, а във всички сложни фабрични и фабрични машини, които се нарязват, усуква и печата големи листа стомана или издърпайте най-добрите нишки, от които са направени тъканите. Същите тези механизми могат да бъдат намерени в модерни сложни машини, печатни и броене на машини.

Лост ръка. Равновесни сили на лоста.

Помислете за най-лесния и най-често срещан механизъм - лост.

Лостът е твърдо вещество, което може да се върти около фиксирана подкрепа.

На фигурите се показва като работник за повдигане на товара като лост, скрап. В първия случай, работещ със сила Е. Натиснете на края на скрап Б., във втория - вдига края Б..

Работникът трябва да преодолее теглото на теглото Пс. - Силата насочена вертикално надолу. Той превръща скрап около оста, минавайки през единствения фиксиран Точка на скрап - точката на неговата подкрепа ОТНОСНО. Сила Е.с които работникът действа по лоста, е по-малък Пс.Така че работникът получава печелене на власт. С помощта на лоста можете да повдигнете такъв тежък товар, който не може да бъде повдигнат сам.

Фигурата показва лоста, оста на въртене ОТНОСНО (Точка на подкрепа) се намира между точките на силите на прилагане НО и В. На друга фигура показва диаграмата на този лост. И двете сили Е.1 I. Е.2, действащи върху лоста, са насочени в една посока.

Най-краткото разстояние между точката на подкрепа и права линия, по която силата действа върху лоста, се нарича рамо на властта.

За да се намери рамото на силата, е необходимо да се намали перпендикулярът на линията на силата върху линията на действие.

Дължината на това перпендикулярно и ще бъде рамото на тази сила. Фигура показва това Ооа. - рамото Е.1; ОВ. - рамото Е.2. Силите, действащи върху лоста, могат да го обърнат около оста в две посоки: по пътя или срещу ход на часовниковата стрелка. Така че, сила Е.1 Завърти лоста по часовниковата стрелка стрелка и захранването Е.2 се завърта обратно на часовниковата стрелка.

Състоянието, при което лостът е в равновесие при действието на силите, прикрепени към него, може да бъде инсталиран върху опита. В този случай е необходимо да се помни, че резултатът от действието на сила зависи не само от нейната цифрова стойност (модул), но и на коя точка се прилага към тялото, или както е указано.

Към лоста (виж фиг.) От двете страни на точката на подкрепата, различни товари се суспендират така, че всеки път лостът останал в равновесие. Силните страни, действащи върху лоста, са равни на теглата на тези стоки. За всеки случай се измерват модулите на силите и техните рамене. От опита на изобразения на фигура 154, може да се види тази сила 2 Н. Стояща сила 4. Н.. В същото време, както може да се види от чертежа, рамото на по-малко якост е 2 пъти по-голямо от рамото на по-голяма сила.

Въз основа на такива експерименти е установено условието (правило) на равновесието на лоста.

Лостът е в равновесие, когато силите, действащи върху него, са обратно пропорционални на раменете на тези сили.

Това правило може да бъде написано като формула:

Е.1/Е.2 = л. 2/ л. 1 ,

където Е.1 иЕ. 2 - силите, действащи върху лоста, л.1 ил. 2 - раменете на тези сили (виж фиг.).

Правилото за равновесието на лоста е разпределено чрез архимерност около 287-212. БК д. (Но в миналото в миналото параграф каза, че лостовете са били използвани от египтяните? Или думата "инсталира" играе важна роля?)

От това правило следва, че по-малко властта може да бъде балансирана с помощта на по-голяма сила на лоста. Нека един раменно лост 3 пъти повече от другия (виж фиг.). След това, прилагайки се в точка от добродетелта, например, в 400 N, е възможно да се повиши каменното с тегло 1200 N. th0bs да повдигне още по-труден товар, трябва да увеличите дължината на лоста, към който работникът действа .

Пример. Използвайки лоста, работникът повдига плаката с тегло 240 kg (виж фиг. 149). Каква сила се отнася за по-голямото рамо на лоста, равно на 2,4 m, ако по-малкото рамо е 0.6 m?

Ние пишем състоянието на задачата и го решаваме.

Дано.:

Решение:

Според равновесното ниво на лоста F1 / F2 \u003d L2 / L1, от където F1 \u003d F2 L2 / L1, където F2 \u003d P е теглото на камъка. Теглото на камъка ASD \u003d GM, F \u003d 9.8 N · 240 kg ≈ 2400

След това, F1 \u003d 2400 N · 0.6 / 2.4 \u003d 600 N.

Отговор : F1 \u003d 600 N.

В нашия пример работникът преодолява мощността от 2400 N, прилагайки силата на 600 N. към лоста, но в същото време рамото, на което работникът действа, е 4 пъти по-дълъг от теглото на камъка ( л.1 : л. 2 \u003d 2.4 m: 0.6 m \u003d 4).

Прилагайки правилото на лоста, можете да балансирате най-голямата сила. В същото време рамото на по-малко якост трябва да бъде по-дълго от рамото на по-голяма сила.

Момент на властта.

Вече знаете равновесието на лоста:

Е.1 / Е. 2 = л.2 / л. 1 ,

Използвайки свойството на пропорцията (продуктът на неговите екстремни членове, равен на продукта на средните си членове), напишете го в този формуляр:

Е.1л.1 = Е. 2 л. 2 .

В лявата част на равенството има работа на сила Е.1 на рамото й л.1, и в правото - работа на сила Е.2 на рамото й л.2 .

Продуктът на модула на сила, въртящ се на тялото на рамото й, се нарича момент на власттаШпакловка Той е обозначен с буквата М. означава

Лостът е в равновесие под действието на две сили, ако моментът на сила въртящ се по посока на часовниковата стрелка, е равен на момента, в който моментът на якостът го върте обратно на часовниковата стрелка.

Това правило се обади момент , Тя може да бъде написана като формула:

M1 \u003d m2.

Всъщност в експеримента сме разгледали (§ 56) текущите сили са равни на 2 h и 4 часа, техните рамене, съответно, са 4 и 2 лостски натиск, т.е. моментите на тези сили са еднакви с равновесието на лоста.

Могат да се измерват моментът на сила, както и всяка физическа стойност. За сила на сила, моментът на сила се приема в 1 час, чието рамо е точно 1 m.

Това устройство се нарича нютон-метър (N · m.).

Моментът на силата характеризира ефекта на силата и показва, че зависи едновременно от модула за сила и от рамото му. Всъщност, ние вече знаем например, че ефектът от силата на вратата зависи от модула на силата и къде се прилага силата. Вратата е по-лесна за превръщането на по-далеч от оста на въртене силата, действаща върху нея. Гайката, по-добре е да развиете дългия гаечен ключ от късата. Кофата е по-лесна за повишаване от кладенеца, толкова по-дълго дръжката е на всички и т.н.

Лостове в техниката, ежедневието и природата.

Правилото на лоста (или правило на моменти) в основата на действието на различни видове инструменти и устройства, използвани в техниката и ежедневието, където се изискват печалбите или по пътя.

Спечелване в сила, която имаме, когато работим с ножици. Ножици - това е лост (Фиг), оста на въртенето на която се осъществява чрез винта, свързващ двете половини на ножиците. Действащ властта Е.1 е мускулната сила на ръката на мъжа, компресиращи ножици. Противодействащи сили Е.2 - Силата на съпротивлението на такъв материал, който се намалява от ножици. В зависимост от назначаването на ножици, тяхното устройство е различно. Офис ножици, предназначени за рязане на хартия, имат дълги ножове и почти същата дължина на дръжката. За рязане на хартия не изисква много енергия и е по-удобно да се отреже дългото острие в права линия. Ножици за рязане на ламарина (фиг.) Имат дръжки много по-дълго от ножовете, тъй като силата на металоустойчивостта е голяма и за нейното уравновесяване на съществуващата сила трябва да бъде значително увеличена. Още по-голяма разлика между дължината на дръжките и разстоянието на рязане и оста на въртене кутии. (Фиг.), Проектиран за закуски тел.

В много автомобили се предлагат лостове от различни видове. Шевна дръжка, педали или ръчно изработени велосипедни спирачки, педали за автомобили и трактор, пианици - всички тези примери за лостове, използвани в тези машини и инструменти.

Примерите за използването на лостове са дръжки на заместник и работнички, лост на сондажна машина и др.

На принципа на лоста, базират се действието и лостовите скали (фиг.). Учебните скали, показани на фигура 48 (стр. 42), действат като изравнителен лост . В десетични скали. Рамо, към която се суспендират чаша тежести, 10 пъти по-дълго от рамото носи товар. Това значително опростява претеглянето на големи товари. Претегляне на товара на десетични скали, трябва да умножите теглото на теглото на 10.

Тежестото устройство за претегляне на товарните автомобили се основава и на правилото на лоста.

Лостовете се срещат и в различни части на тялото на животните и хората. Това е, например, ръце, крака, челюсти. Много лостове могат да бъдат намерени в тялото на насекомите (четене на книгата за насекомите и структурата на техните тела), птици, в структурата на растенията.

Прилагане на закона за равновесието на лоста към блока.

Наклонност Това е колело с канавка, подсилен в клипа. Въже, кабел или верига се пропускат около блока на блока.

Стационарен блок Този блок се нарича оста, който е фиксиран и когато вдигането на стоки не се издига и не пропуска (фиг.)

Фиксираният блок може да се разглежда като равен поток, в който раменете на силите са равни на радиуса на колелото (фиг.): OA \u003d OS \u003d R. Такъв блок не дава победител. ( Е.1 = Е.2), но ви позволява да промените посоката на силата. Подвижен блок - Това е блок. Оста, която се издига и намалява заедно с товара (фиг.). Фигурата показва съответния лост: ОТНОСНО - точка за подкрепа на лоста Ооа. - рамото R. и ОВ. - рамото Е.. От рамото ОВ. 2 пъти по рамото Ооа.тази сила Е. 2 пъти по-малко енергия R.:

F \u003d p / 2 .

По този начин, подвижният блок дава победа 2 пъти .

Това може да се докаже и използва концепцията за сила. Когато равновесието блок моменти Е. и R. са равни един на друг. Но рамото Е. 2 пъти рамото на силата R., така че това означава Е. 2 пъти по-малко енергия R..

Обикновено на практика се използва комбинация от фиксиран блок с подвижен (фиг.). Фиксираната единица се прилага само за удобство. Тя не дава печалби, но променя посоката на силата. Например, ви позволява да повдигнете товара, стоящ на земята. Това е кимна от много хора или работници. Въпреки това той дава на WinN за 2 пъти повече от обикновено!

Равенство на работата при използване на прости механизми. Механика "Златно управление".

Смятахме, че се прилагат прости механизми при извършване на работа в случаите, когато е необходимо да се балансира другата сила за равновесие на друга сила.

Естествено, възниква въпросът: даване на печалби в сила или път, независимо дали простите механизми за победа в работата не дават? Отговорът на зададения въпрос може да бъде получен от опит.

Балансиране на лоста Две от някои различни модуло Е.1 I. Е.2 (фиг.), Дай на лоста в движение. Оказва се, че в същото време точката на прилагане на долната сила Е.2 преминава по-голям начин с.2, а приложението на приложение е по-голяма сила Е.1 - малък начин с.1. Измерване на тези пътища и модули на силите, ние откриваме, че пътищата, обхванати от точките на принудителните сили на лоста, са обратно пропорционални на силите:

с.1 / с.2 = Е.2 / Е.1.

Така, действайки върху дългата ръка на лоста, спечелихме в сила, но в същото време губим по едно и също време.

Работа на власт Е. По пътя с. Има работа. Нашите експерименти показват, че произведенията, направени от силите, прикрепени към лоста, са равни един на друг:

Е.1 с.1 = Е.2 с.2, т.е. НО1 = НО2.

Така, когато използвате печелившия лост в работата няма да работи.

Възползвайки се от лоста, можем да спечелим или в сила, или в далечината. Действайки със сила на късата ръка на лоста, спечелихме в далечината, но в същото време губят в сила.

Налице е легенда, която архиемейства с удоволствие от отварянето на правилата на лоста, възкликна: "Дайте ми точка на подкрепа и ще обърна земята!".

Разбира се, Архимед не можеше да се справи с такава задача, ако дори е получила точка за подкрепа (което трябва да бъде извън земята) и лоста на желаната дължина.

За да вдигнем земята, само 1 см дълъг раменен лост ще трябва да опише дъгата на огромна дължина. За да преместите дългия край на лоста по този път, например, със скорост от 1 m / s, ще се изискват милиони!

Не дава победа в работата и фиксиран блок, Какво е лесно да се уверите, че опитът (виж фиг.). Начини, преминаващи по точки на силите за прилагане Е. и Е., същото, същото и сила, което означава същото и работа.

Можете да измервате и сравнявате помежду си, изпълнявайки се с мобилна единица. За да се повиши товарността до височината на Н, като се използва мобилна единица, е необходимо да се сложи край на въжето, към което е прикрепен динамометърът, тъй като опитът показва (фиг.), Да се \u200b\u200bдвижи на височина 2 часа.

По този начин, получаване на печалби 2 пъти, като загуби 2 пъти по пътя, и подвижният блок, той дава печалби в работата.

Вещерната практика показа това нито един от механизмите не дава усилия в работата. Прилагане на различни механизми, за да се гарантира, че в зависимост от условията на труд, спечелете в сила или по пътя.

Вече е известен древен учен, като се прилага правило към целия механизъм: доколкото много пъти печелим в сила, губим по едно и също време в далечината. Това правило се нарича механик "Златно правило".

Ефективността на механизма.

Като се има предвид устройството и действието на лоста, ние не сме взели под внимание триенето, както и теглото на лоста. В тези идеални условия работата, извършена от приложената сила (ние ще наречем тази работа пълен), равни полезен Работа по повдигане на стоки или преодоляване на всяка съпротива.

На практика пълната работа перфектна с механизма винаги е още няколко полезни.

Част от работата се извършва срещу силите на триене в механизма и при движението на отделните му части. По този начин, използвайки мобилна единица, е необходимо допълнително да се изпълни работата по възхода на самия блок, въже и да се определи силата на триене в оста на блока.

Какъв механизъм не е взел, полезна работа, перфектна с нея, винаги е само част от пълната работа. Така че, обозначаващ полезната работа на буквата AP, пълна (изразходвана) работа на буквата AZ, може да бъде написана:

АП.< Аз или Ап / Аз < 1.

Съотношението на полезната работа за завършване на работата се нарича ефективност на механизма.

Съкращената ефективност се обозначава с ефективността.

Ефективност \u003d нагоре / AZ.

Ефективността обикновено се изразява като процент и е посочен от гръцката буква η, тя се чете като "това":

η \u003d нагоре / AZ · 100%.

Пример: На краткото рамо на лоста суспендира товар с тегло 100 кг. За вдигане на дългите рамо, мощност от 250 N. Товарът се повишава до височината H1 \u003d 0.08 m, докато точката на прилагане на движещата сила падна до височината на Н2 \u003d 0.4 m. Намерете KPD лоста.

Ние записваме състоянието на задачата и го разрешаваме.

Дано. :

Решение :

η \u003d нагоре / AZ · 100%.

Пълна (изразходвана) работа AZ \u003d FH2.

Полезна работа AP \u003d PH1

P \u003d 9.8 · 100 kg ≈ 1000 N.

AP \u003d 1000 N · 0.08 \u003d 80 J.

AZ \u003d 250 N · 0.4 m \u003d 100 J.

η \u003d 80 J / 100 J · 100% \u003d 80%.

Отговор : η \u003d 80%.

Но в този случай се извършва "златното правило". Част от полезната работа - 20% от него се изразходва за преодоляване на триенето в оста на лоста и съпротивата на въздуха, както и движението на самия лост.

Ефективността на всеки механизъм винаги е по-малка от 100%. Конструиране на механизми, хората се стремят да повишат ефективността си. За това се намаляват триенето в осите на механизмите и теглото им.

Енергия.

При фабрики и фабрики машини и машини се задвижват от електродвигатели, които консумират електрическа енергия (оттук и името).

Компресирана пружина (ориз), изправяне, работа, повдига товар до височина или да се движи количката. Фиксираният товар, повдигнат над земята, не прави работа, но ако този товар падне, той може да работи (например, може да вкара купчина в земята). Всяко движещо се тяло има способността да работи. Така, който е отишъл от наклонената равнина на стоманена топка а (фиг.), Удряйки дървения бар, го премества за известно време. В същото време се извършва работа. Ако тялото или няколко тела, взаимодействат между тях (тялото), могат да работят, се казва, че те имат енергия. Енергия - физическата стойност, показваща каква работа може да направи тяло (или няколко тела). Енергията се изразява в системата SI в същите единици, които работят, т.е. в joules.. По-голямата работа може да направи тялото, толкова по-голяма е енергията, която притежава. При извършване на работата енергията на телата се променя. Перфектната работа е равна на промяната в енергията. Потенциална и кинетична енергия. Потенциал (от лат.сила - възможността) енергията се нарича енергия, която се определя от взаимното положение на взаимодействащите тела и части от същото тяло. Потенциалната енергия, например, има тяло, повдигнато по отношение на повърхността на земята, защото енергията зависи от взаимното положение на нея и земята. И тяхната взаимна привличане. Ако смятате, че потенциалната енергия на тялото, лежаща на земята, равна на нула, потенциалната енергия на тялото, повдигната до някаква височина, се определя от работата, която се прави силата на гравитацията, когато тялото падне на земята. Обозначаваме потенциалната енергия на тялото Д.p, защото E \u003d A. и работа, както знаем, е равен на работата на силата по пътя, тогава A \u003d fh., където Е. - земно притегляне. Това означава, че потенциалната енергия на ЕП е равна на: E \u003d fh, или e \u003d gmh, където г. - ускоряване на тежестта, м. - телесна маса, х. - височината, към която е повдигнат тялото. Водата в реките, държани от язовири, има огромна потенциална енергия. Падането, водата прави работа, водеща в движение на мощни турбини на електроцентрали. Потенциалната енергия на чука на една копа (фиг.), Използвана в строителството, за да се работи върху точкуването на пилотите. Отваряне на вратата с пружината, работата се извършва върху разтягане (или компресиране). Благодарение на придобитата енергия на пролетта, свиване (или изправяне), прави работа, затваряйки вратата. Енергията на компресираните и популяризирани пружини се използва, например, в ръчни часовници, различни часовникови играчки и др. Всяко еластично деформирано тяло има потенциална енергия. Потенциалната енергия на сгъстения газ се използва при експлоатацията на термични двигатели, в джанти, които са широко използвани в минната индустрия, по време на изграждането на пътища, екструзия на твърда почва и др. Енергията, която тялото се дължи на движението му, се нарича кинетична (от гръцки.кином - движение) енергия. Кинетичната енергия на тялото е обозначена с писмото Д.да се. Движеща се вода, водеща до въртене на турбината на водноелектрически централи, консумира своята кинетична енергия и прави работа. Кинетичната енергия има движещ се въздух - вятърът. От какво зависи кинетичната енергия? Обърнете се към опита (виж фиг.). Ако хвърлите топката и от различни височини, тогава можете да видите, че с по-голяма височина топката се търкаля, толкова повече скоростта му и по-далеч той насърчава бара, това е чудесна работа. Така че кинетичната енергия на тялото зависи от скоростта му. Поради скоростта на голямата кинетична енергия има летящ куршум. Кинетичната енергия на тялото зависи от нейната маса. За пореден път ще направим нашия опит, но ще качим друга топка с наклонена равнина - повече маса. Бар ще продължи, т.е. ще се извърши повече работа. Така че кинетичната енергия на втората топка е по-голяма от първата. Колкото по-голямо е 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, в. - скорост на тялото. В техниката се използват кинетични енергийни тела. Водата запази водата, както вече беше споменато, голяма потенциална енергия. Когато падате от язовира, водата се движи и има същата по-голяма кинетична енергия. Това води до движението на турбината, свързана с генератора на електрическия ток. Благодарение на кинетичната енергия на водата се произвежда електрическа енергия. Енергията на движещата се вода е от голямо значение в националната икономика. Тази енергия се използва с мощни водноелектрически централи. Енергията на падащата вода е екологичен енергиен източник, за разлика от енергията на горивото. Всички тела в природата спрямо условната нулева стойност имат потенциална или кинетична енергия, а понякога и двете заедно. Например летящият самолет има по отношение на земята и кинетичната и потенциалната енергия. Ние се запознахме с два вида механична енергия. Други видове енергия (електрически, вътрешни и т.н.) ще бъдат разглеждани в други раздели на физиката. Трансформация на един вид механична енергия в друга. Феноменът на преобразуване на един тип механична енергия в друг е много удобен за наблюдение на инструмента, показан на фигурата. Имате резба на оста, асансьорът на диска на устройството. Дискът, повдигнат, има някаква потенциална енергия. Ако го пуснете, тогава той, въртящ се, ще започне да пада. Тъй като потенциалната дискова енергия спада, тя намалява, но в същото време кинетичната енергия се увеличава. В края на есента дискът има такава граница на кинетична енергия, която отново може да се издигне почти до една и съща височина. (Част от енергията се изразходва за работа срещу силата на триене, така че дискът не достига началната височина.) Издигането нагоре, дискът пада отново и след това отново се издига. В този експеримент, когато дискът се движи надолу, потенциалната му енергия се превръща в кинетична, а когато се движи нагоре, кинетичният се превръща в потенциал. Превръщането на енергия от един вид в друг възниква, когато двата еластични тела са ударени, например, гумена топка за пода или стоманената балон около стоманена плоча. Ако вдигнете стоманената топка над стоманената плоча (ориз) и я освободете от ръцете, тя ще падне. Тъй като топката пада, потенциалната му енергия намалява, а кинетичният се увеличава, тъй като скоростта на топката се увеличава. Когато ударите топката за печката, компресията на топката и плаките ще се появят. Кинетичната енергия, която точката притежава, ще се превърне в потенциална енергия на компресирана плоча и компресирана топка. След това поради действието на еластичните сили, печката и топката ще вземат оригиналната си форма. Точката ще отскочи от плочата и потенциалната им енергия ще се превърне в кинетичната енергия на топката: топката ще скача нагоре със скоростта, почти еднаква скорост, която в момента на печката. При повдигане на скоростта на топката и следователно неговата кинетична енергия намалява, потенциалната енергия се увеличава. Билс от печката, топката се издига почти до една и съща височина, с която той започна да пада. В горната точка на асансьора цялата му кинетична енергия ще се превърне в потенциал. Явлението на природата обикновено се придружава от трансформацията на един вид енергия в друга. Енергията може да бъде предадена от едно тяло на друго. Например, когато снимате от лък, потенциалната енергия на опъната на конус преминава в кинетичната енергия на летящия бум.

Почти всичко, без да мисли, ще отговори: във втория. И те ще грешат. Ситуацията е точно обратното. Във физиката се описва механичната работа следните определения: Механичната работа се извършва, когато захранването действа върху тялото и се движи. Механичната работа е пряко пропорционална на прилаганата сила и пътят.

Формула на механичната работа

Механичната работа се определя по формулата:

къде е работата, F е силата, S е пътят път.

Потенциален (Потенциална функция), понятие, характеризираща широк клас физически точки (електрически, гравитационни и т.н.) и като цяло полетата на физическите количества, представени от подаръците (полета на скоростта на течности и др.). В общия случай, потенциалът на векторното поле А ( х.,y.,z.) - Такова функция улавяне(х.,y.,z.), че a \u003d град

35. Проводници в електрическото поле. Електрически капацитет.Проводници в електрическото поле.Проводниците са вещества, характеризиращи се с наличието на голям брой свободни зарядни устройства в тях, способни да се движат под действието на електрическо поле. Проводниците включват метали, електролити, въглища. В металите носителите на свободните такси са електрони на външните черупки на атомите, които при взаимодействието на атомите напълно губят отношения с "техните" атоми и стават собственост на целия диригент като цяло. Свободните електрони участват в термично движение като газови молекули и могат да бъдат преместени по метала във всяка посока. Електрически капацитет - характеристики на проводника, мярката за способността му да натрупва електрически заряд. В теорията на електрическите вериги контейнерът се нарича взаимен капацитет между двата проводника; Параметърът на капацитивния елемент на електрическата верига, представена под формата на двухот. Такъв контейнер се определя като съотношение на количеството електрически заряд към потенциалната разлика между тези проводници.

36. Капацитет на плосък кондензатор.

Капацитет на плосък кондензатор.

Така Контейнерът на плосък кондензатор зависи само от неговия размер, форма и диелектрична константа. За да се създаде голям кондензатор на капацитет, е необходимо да се увеличи площта на плочите и да се намали дебелината на диелектричния слой.

37. Магнитно взаимодействие на токове във вакуум. Ampere закон.Ampere закон. През 1820 г. Ампен (френски учен (1775-1836)) създаде експериментално закон, на който човек може да изчисли сила, действаща върху елемента на дължината на проводника с ток.

къде - векторна магнитна индукция, - вектор на елемента на дължината на проводника, изразходван в текущата посока.

Модула за захранване, където ъгълът между текущата посока в проводника и посоката на индуциране на магнитното поле. За праволинеен проводник с дължина с токсав хомогенно поле

Посоката на текущата сила може да бъде определена от правила на лявата ръка:

Ако дланта на лявата ръка е да се позиционира, така че нормалният (към ток) компонент на магнитното поле да е в дланта, и четирите удължени пръсти са насочени по течението, палеца показва посоката, в която амперната мощност е валиден.

38. Цифрованост на магнитното поле. Bio-savara laplace законНапрежение на магнитното поле (Стандартно обозначение Н. ) - вектор физическо количестворавно на разликата в вектора магнитна индукция Б. и векторни магнетизация Й. .

В Международна единица (SI): където- магнитна константа.

Право BSL.Закон, определящ магнитно поле на отделен текущ елемент

39. Приложения на законодателството на Биоасара Лаплас.За поле за пряко ток

За кръгъл завой.

И за соленоид

40. ИНДУКЦИЯ ЗА МАГНИТНО ПОЛЕМагнитното поле се характеризира с векторна стойност, която се нарича индуциране на магнитното поле (векторна величина, която е характерна характеристика на магнитното поле в тази точка на пространството). МИ. Б) това не е сила, действаща върху проводниците, това е стойност, която е чрез тази сила според следната формула: b \u003d f / (i * l) (verbel: MEL модул. Б) е равна на съотношението на модула за захранване F, с което магнитното поле действа върху проводника с ток перпендикулярно на магнитните линии, до ток в проводника I и дължината на проводника L.Магнитната индукция зависи само от магнитното поле. Във връзка с това индукцията може да се счита за количествена характеристика на магнитното поле. Той определя, с каква сила (Lorentz Power) магнитното поле прилага таблицата, движеща се със скорост. Измерени в teslas (1 tl). В същото време, 1 tl \u003d 1 n / (a \u200b\u200b* m). MI има посока. Графично тя може да бъде очертана под формата на линии. В хомогенни магнитни полета паралелно и векторът ще бъде насочен както на всички точки. В случай на нехомогенно магнитно поле, например, полетата около проводника с ток, магнитният индукционен вектор ще се промени във всяка точка на пространството около проводника, а допирачите на този вектор ще създадат концентрични кръгове около проводника .

41. Движение на частици в магнитно поле. Lorentz Power.а) - ако частицата лети в зоната на хомогенно магнитно поле, и векторът V е перпендикулярно на вектора В, след това се движи около кръга на радиуса R \u003d MV / QB, тъй като Lorentz Foll \u003d Mv ^ 2 / r играе ролята на центроспециалност. Периодът на работа е t \u003d 2По / v \u003d 2рм / qb и не зависи от скоростта на частиците (това е вярно само при 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.

L. Power се определя от отношението: fl \u003d q · v · b · sina (q - величината на движещата се заряда; v е модулът на неговата скорост; b - модул на вектора на магнитното поле; ъгъл между Vector V и векторът C) Lorentz Power Perpendicular на скоростта и следователно тя не прави работа, не променя модула за скорост на зареждане и неговата кинетична енергия. Но посоката на скоростта се променя непрекъснато. Мощността на Лоренц, перпендикулярна на вектори в и V, и нейната посока се определя, използвайки същото правило на лявата ръка като посока на силата на ампер: ако лявата ръка е разположена така, че компонентът на магнитната индукция в перпендикулярна на заряда Скоростта, беше в дланта, и четири пръста бяха насочени към движението на положителен заряд (срещу движението на негативния), след това палеца, затънал при 90 градуса, ще покаже посоката на Lorentz F L.

Механичната работа е енергийните характеристики на движението на физически тела с скаларен вид. Това е равно на модула на силите, действащи върху тялото, умножено по модула за движение, причинен от тази сила, и върху косинуса на ъгъла между тях.

Формула 1 - механична работа.

F - сила, действаща върху тялото.

s - преместване на тялото.

cosa - ъгъл на косин между сила и движение.

Тази формула има общ изглед. Ако ъгълът между приложената сила и движението е нула, косинусът е равен на 1. Съответно, работата ще бъде равна само на работата на силата на движението. Просто поставени, ако тялото се движи по посока на прилагането на сила, тогава механичната работа е равна на работата на сила за движение.

Вторият специален случай, когато ъгълът между силата, действащ върху тялото и нейното движение, е 90 градуса. В този случай косинусът от 90 градуса е нула съответно, работата ще бъде нула. И наистина, какво се случва, ние прилагаме сила в една посока и тялото се движи перпендикулярно на него. Това означава, че тялото очевидно не е под действието на нашата сила. Така работата на нашата сила да премести тялото е нула.

Фигура 1 - Работни сили при преместване на тялото.

Ако има повече от една сила върху тялото, тогава изчислете общата сила, действаща върху тялото. И тогава тя е заменена във формулата като единствената сила. Тялото под действието на сила може да бъде преместено не само точно, но и в произволна траектория. В този случай работата се изчислява за малка част от движението, което може да се счита за лесно и след това обобщено по време на пътя.

Работата може да бъде както положителна, така и отрицателна. Това е, ако се движат и сила съвпадат в посоката, тогава работата е положителна. И ако силата се прилага в една посока, и тялото се движи в другата, тогава работата ще бъде отрицателна. Пример за отрицателна работа може да бъде работата на силата на триене. Тъй като силата на триене е насочена към преместване. Представете си, че тялото се движи по равнината. Силата, прикрепена към тялото, я избутва в определена посока. Тази сила прави положителна работа по движението на тялото. Но в същото време силата на триене прави негативна работа. Той забавя движението на тялото и е насочено към движението му.

Фигура 2 - Движение и триене.

Работата по механика се измерва в джаули. Един джоул е работа, изпълнена със сила в един нютон, когато премества тялото за един метър. В допълнение към посоката на движението на тялото, стойността на придружаващата сила може да варира. Например, когато пружината е компресирана, силата на приложеното към нея ще се увеличи пропорционално на изминатото разстояние. В този случай работата се изчислява по формулата.

Формула 2 - работата на компресията на изворите.

к е твърдостта на пролетта.

x - координиране на движението.

В взаимодействието на Тел пулседно тяло може да бъде частично или напълно предадено на друго тяло. Ако външните сили от други органи не действат върху системата на телата, такава система се нарича затворен.

Този основен закон на природата се нарича законът за запазване на импулса.Това е следствие от втория и третия законите на Нютон.

Разгледайте две взаимодействащи органи, които са част от затворена система. Силите за взаимодействие между тези тела са обозначени както с третия закон на Нютон, ако тези органи взаимодействат по време на Т, тогава импулсите на взаимодействата са еднакви в модула и са насочени към противоположни страни: приложим втория закон на Нютон за това тела:

къде и - импулси на органи в началния момент на времето и - импулсите на телата в края на взаимодействието. От тези съотношения следват:

Това равенство означава, че в резултат на взаимодействието на двата тела общият им импулс се е променил. Като се има предвид всички видове сдвоени взаимодействия на органи, включени в затворената система, може да се заключи, че вътрешните сили на затворената система не могат да променят общия си импулс, т.е. векторната сума на импулсите на всички органи, включени в тази система.

Механична работа и сила

Въвеждат се енергийни характеристики на движение въз основа на концепцията механична работаили Работа работа.

Работят постоянна силатя се нарича физическа стойност, равна на продукта на модулите на силата и движението, умножено по косинус на ъгъла α между векторите и движение (Фиг. 1.1.9):

Работата е скаларна стойност. Тя може да бъде едновременно положителна (0 ° ≤ α< 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в joules (J).

Joule е равен на работата, извършена със сила в 1 час на движение 1 m в посоката на сила.

Ако проекцията на сила в посока на движение не остане постоянна, работата трябва да се изчислява за малки движения и да обобщи резултатите:

Пример за сила, чийто модул зависи от координатата, може да служи като еластична мощност на пролетта, обеба право Гука.. За да се разтегне пружината, е необходимо да се приложи външната сила, от която модулът е пропорционален на удължаването на пружините (Фиг. 1.1.11).

Зависимостта на външния модул от координатите X е изобразен на графиката на права линия (фиг. 1.1.12).

В областта на триъгълника на фиг. 1.18.4 Можете да определите работата, перфектна от външната сила, приложена към правилния свободен край на пролетта:

Същата формула се изразява чрез работа, извършена от външната сила в компресията на пружината. И в двата случая работата на еластична сила е равна на модула за работата на външната сила и е противоположна на него чрез знак.

Ако към тялото се прилагат няколко сили, тогава цялостната работа на всички сили е равна на алгебричното количество работа, извършвана от отделните сили, и равна на работата включване на приложените сили.

Нарича се работата на силата, извършена за единица време власт. Power n е физическа стойност, равна на съотношението на работата на времето на времето t, по време на която е извършена тази работа.

В ежедневния ни опит думата "работа" се намира много често. Но трябва да се различат физиологичната и работата в гледна точка на физиката. Когато идвате от уроци, казвате: "О, както съм уморен!". Това е физиологична работа. Или, например, работата на екипа в народната приказка "багажник".

Фигура 1. Работете в ежедневния смисъл на думата

Ще говорим тук за работата по отношение на физиката.

Механичната работа се извършва, ако тялото се движи под действието на сила. Работата е обозначена от латиницата А. По-строго определянето на работата звучи така.

Работата на силата е физическата стойност, равна на продукта на количеството сила на разстоянието, изминато от тялото по посока на сила.

Фигура 2. Работата е физическа стойност

Формулата е валидна, когато постоянната сила е върху тялото.

В международната система на звена на SI, работата се измерва в джоули.

Това означава, че ако е под действието на сила в 1 Нютон, тялото се премества на 1 метър, след това 1 джаул работи за тази сила.

Устройството за работа е кръстена на английския учен Джеймс Пресота джаул.

Фигура 3. Джеймс Прескот джаул (1818 - 1889)

От формулата за изчисляване на работата следва, че три случая са възможни, когато работата е нула.

Първият случай - когато сила действа върху тялото, но тялото не се движи. Например, къщата има огромна сила на гравитацията. Но това не работи, тъй като къщата все още е.

Вторият случай - когато тялото се движи по инерцията, т.е. няма сили върху него. Например, космически кораб се движи в междугалактично пространство.

Третият случай - когато тялото действа върху тялото, перпендикулярно на посоката на движението на тялото. В този случай, въпреки че тялото се движи и силата върху нея действа, но няма движение на тялото в посока на сила.

Фигура 4. Три случая, когато работата е нула

Трябва също да се каже, че работата на силата може да бъде отрицателна. Така ще бъде, ако се случи движението на тялото срещу посоката на силата. Например, когато повдигащият клапан с кабел вдига товара над земята, работата на гравитацията е отрицателна (и работата на силата на еластичност на кабела, насочена нагоре, напротив, е положителна).

Да предположим, че при извършване на строителни работи трябва да плавате пясък. Багерът за това ще се нуждае от няколко минути, а работникът с помощта на лопатата ще трябва да работи в продължение на няколко часа. Но и багера и работникът ще изпълни същата работа.

Фигура 5. Същата работа може да се извърши по различно време.

За да се характеризират скоростта на изпълнение на работата във физиката, се използва стойност, наречена мощност.

Мощността е физическа стойност, равна на съотношението на неговото прилагане.

Мощността се обозначава с латинското писмо Н..

Единица за измерване на енергия I System Si е вата.

Една вата е сила, в която работата в една джаул се извършва за една секунда.

Единицата е кръстена на английския учен, изобретателят на колата на Джеймс вата.

Фигура 6. Джеймс Ват (1736 - 1819)

Ние комбинираме формулата за изчисляване на работата с формулата за изчисляване на мощността.

Припомнете сега, че отношението на пътя, пътувало от тялото, С.чрез движение t. представлява скоростта на тялото в..

По този начин, мощността е равна на продукта на числената стойност на силата върху скоростта на тялото в посоката на сила.

Тази формула е удобна за използване при решаване на проблеми, в които сила действа върху тялото, движеща се при определена скорост.

Библиография

1. Лукашкик v.i., Иванова e.v. Събиране на задачи по физика за 7-9 класа общи образователни институции. - 17-ти Ед. - m.: Просветление, 2004.
2. Prykin A.V. Физика. 7 cl. - 14-ти Ед., Стереотип. - m.: Drop, 2010.
3. Prykin A.v. Събиране на задачи по физика, 7-9л.: 5-ти Ед., Стереотип. - M: Издаване "Изпит", 2010.

1. Интернет портал Physics.ru ().
2. Интернет портален фестивал 1september.ru ().
3. Интернет портал fizportal.ru ().
4. Интернет портал Elkin52.narod.ru ().

Домашна работа

1. В какви случаи работата е равна на нула?
2. Как е работата по пътя на пътната посока? В обратна посока?
3. Каква работа прави силата на триене, действаща на тухла, когато се движи 0,4 м? Силата на триене е 5 N.