मैकेनिकल काम बराबर है। करंट का काम कैसे मापा जाता है

यांत्रिक कार्य। काम की इकाइयाँ।

रोजमर्रा के जीवन में, "काम" की अवधारणा से हमारा मतलब सब कुछ है।

भौतिकी में, अवधारणा काम जरा हटके। यह एक निश्चित भौतिक मात्रा है, जिसका अर्थ है कि इसे मापा जा सकता है। भौतिकी मुख्य रूप से अध्ययन करता है यांत्रिक कार्य .

आइए मैकेनिकल काम के उदाहरणों पर विचार करें।

ट्रेन एक इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव के कर्षण बल की कार्रवाई के तहत चलती है, जबकि यांत्रिक कार्य किया जाता है। जब एक बंदूक से निकाल दिया जाता है, तो पाउडर गैसों के दबाव का बल काम करता है - यह बुलेट को बैरल के साथ ले जाता है, जबकि बुलेट की गति बढ़ जाती है।

ये उदाहरण बताते हैं कि जब शरीर बल की कार्रवाई के तहत चलता है तो यांत्रिक कार्य किया जाता है। यांत्रिक कार्य भी किया जाता है जब शरीर पर काम करने वाला बल (उदाहरण के लिए, घर्षण बल) अपने आंदोलन की गति को कम करता है।

कैबिनेट को स्थानांतरित करना चाहते हैं, हम इसे बल के साथ दबाते हैं, लेकिन अगर यह एक ही समय में नहीं चलता है, तो हम यांत्रिक कार्य नहीं करते हैं। एक मामले की कल्पना कर सकते हैं जब शरीर बलों (जड़ता) की भागीदारी के बिना चलता है, इस मामले में यांत्रिक कार्य भी नहीं किया जाता है।

इसलिए, यांत्रिक कार्य केवल तब किया जाता है जब कोई बल शरीर पर कार्य करता है और वह गति करता है .

यह समझना आसान है कि शरीर पर जितना अधिक बल कार्य करता है और इस बल की क्रिया के तहत शरीर जितना लंबा सफर तय करता है, उतना ही अधिक काम होता है।

यांत्रिक कार्य सीधे लागू बल के लिए आनुपातिक है और यात्रा की गई दूरी के सीधे आनुपातिक है .

इसलिए, हम इस बल के इस दिशा में यात्रा पथ द्वारा बल के उत्पाद द्वारा यांत्रिक कार्य को मापने के लिए सहमत हुए:

काम \u003d शक्ति × पथ

कहाँ पे तथा - काम, एफ - ताकत और रों - तय की गई दूरी।

काम की एक इकाई 1 एन के बल पर 1 मीटर के बराबर पथ द्वारा निष्पादित कार्य है।

काम की इकाई - जौल (जे ) का नाम अंग्रेजी वैज्ञानिक जूल के नाम पर रखा गया है। इस प्रकार,

1 जे \u003d 1Nm।

का भी इस्तेमाल किया किलोजूल (के.जे.) .

1 केजे \u003d 1000 जे।

सूत्र ए \u003d एफएस जब बल लागू हो एफ निरंतर और शरीर की गति की दिशा के साथ मेल खाता है।

यदि बल की दिशा शरीर की गति की दिशा से मेल खाती है, तो यह बल सकारात्मक कार्य करता है।

यदि शरीर लागू बल की दिशा के विपरीत दिशा में चलता है, उदाहरण के लिए, स्लाइडिंग घर्षण बल, तो यह बल नकारात्मक कार्य करता है।

यदि शरीर के बल की दिशा गति की दिशा के लंबवत है, तो यह बल कार्य नहीं करता है, कार्य शून्य है:

मैकेनिकल वर्क के बारे में बोलते हुए, हम संक्षेप में इसे एक शब्द - काम कहेंगे।

उदाहरण... 0.5 मीटर 3 की मात्रा के साथ ग्रेनाइट स्लैब को 20 मीटर की ऊंचाई तक उठाने पर किए गए कार्य की गणना करें। ग्रेनाइट का घनत्व 2500 किलोग्राम / मी 3 है।

दिया हुआ:

ρ \u003d 2500 किग्रा / मी 3

फेसला:

जहाँ F वह बल है जो समान रूप से प्लेट को ऊपर उठाने के लिए लगाया जाना चाहिए। यह बल मापांक के बल के मापांक के बराबर होता है, प्लेट पर कार्य करता है, अर्थात F \u003d Ftyazh। और गुरुत्वाकर्षण बल को स्लैब के द्रव्यमान से निर्धारित किया जा सकता है: फाइटाज़ \u003d ग्राम। हम स्लैब के द्रव्यमान की गणना करते हैं, इसकी मात्रा और ग्रेनाइट के घनत्व को जानते हुए: m \u003d ρV; s \u003d h, यानी रास्ता उठाने की ऊँचाई के बराबर है।

तो, एम \u003d 2500 किग्रा / एम 3 0.5 एम 3 \u003d 1250 किग्रा।

एफ \u003d 9.8 एन / किग्रा 1250 किग्रा N 12 250 एन।

ए \u003d 12 250 एन · 20 मीटर \u003d 245 000 जे \u003d 245 केजे।

उत्तर: ए \u003d 245 केजे।

Levers.Power.Energy

एक ही काम को पूरा करने के लिए अलग-अलग मोटर्स अलग-अलग समय लेते हैं। उदाहरण के लिए, एक निर्माण स्थल पर एक क्रेन कुछ मिनटों में एक इमारत के शीर्ष तल पर सैकड़ों ईंटों को उठाती है। यदि इन ईंटों को किसी कार्यकर्ता द्वारा खींचा जाता है, तो ऐसा करने में उसे कई घंटे लगेंगे। एक और उदाहरण। एक हेक्टेयर ज़मीन को 10-12 घंटे में घोड़े द्वारा गिरवी रखा जा सकता है, जबकि एक ट्रैक्टर में बहु-हिस्सा हल ( शेयर - हल का हिस्सा जो नीचे से मिट्टी की परत को काटता है और इसे डंप में स्थानांतरित करता है; मल्टी-शेयर - कई प्लॉशर), यह काम 40-50 मिनट के लिए किया जाएगा।

यह स्पष्ट है कि एक क्रेन एक कार्यकर्ता की तुलना में एक ही काम करता है, और एक ट्रैक्टर घोड़े की तुलना में तेजी से करता है। कार्य करने की गति को विशेष मात्रा में शक्ति कहा जाता है।

पावर उस समय के काम के अनुपात के बराबर है जिसके दौरान यह पूरा हुआ था।

शक्ति की गणना करने के लिए, कार्य को उस समय तक विभाजित किया जाना चाहिए, जिसके दौरान यह कार्य पूरा हुआ था। शक्ति \u003d काम / समय।

कहाँ पे एन - शक्ति, ए - काम, टी - काम का समय।

जब कोई कार्य प्रत्येक सेकंड के लिए किया जाता है, तो अन्य मामलों में, अनुपात एक स्थिर मूल्य है ए / टी औसत शक्ति निर्धारित करता है:

एनबुध \u003d ए / टी . शक्ति की एक इकाई के लिए, हमने ऐसी शक्ति ली, जिस पर J में कार्य किया जाता है।

इस इकाई को वाट कहा जाता है ( डब्ल्यू) एक अन्य अंग्रेजी वैज्ञानिक वाट के सम्मान में।

1 वाट \u003d 1 जूल / 1 सेकंड, या 1 डब्ल्यू \u003d 1 जे / एस।

वाट (प्रति सेकंड जूल) - डब्ल्यू (1 जे / एस)।

इंजीनियरिंग में, बिजली की बड़ी इकाइयों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है - किलोवाट्ट (किलोवाट), मेगावाट (मेगावाट) .

1 MW \u003d 1,000,000 W

1 किलोवाट \u003d 1000 डब्ल्यू

1 mW \u003d 0.001 डब्ल्यू

1 डब्ल्यू \u003d 0.000001 मेगावाट

1 डब्ल्यू \u003d 0.001 किलोवाट

1 डब्ल्यू \u003d 1000 एमडब्ल्यू

उदाहरण... बांध के माध्यम से जल प्रवाह की शक्ति का पता लगाएं यदि पानी गिरने की ऊंचाई 25 मीटर है, और इसकी प्रवाह दर 120 m3 प्रति मिनट है।

दिया हुआ:

ρ \u003d 1000 किग्रा / एम 3

फेसला:

गिरने वाले पानी का द्रव्यमान: m \u003d ρV,

m \u003d 1000 kg / m3 120 m3 \u003d 120 000 kg (12 104 kg)।

पानी पर गुरुत्वाकर्षण का कार्य:

F \u003d 9.8 m / s2 120,000 kg / 1,200,000 N (12 105 N)

कार्य प्रति मिनट किया गया:

ए - 1,200,000 एन · 25 मीटर \u003d 30,000,000 जे (3 · 107 जे)।

प्रवाह दर: एन \u003d ए / टी,

एन \u003d 30,000,000 जे / 60 एस \u003d 500,000 डब्ल्यू \u003d 0.5 मेगावाट।

उत्तर: एन \u003d 0.5 मेगावाट।

विभिन्न इंजनों में एक किलोवाट (इलेक्ट्रिक शेवर इंजन, सिलाई मशीन) के सौवें और दसवें हिस्से से लेकर सैकड़ों किलोवाट (पानी और भाप टरबाइन) तक की क्षमता होती है।

तालिका 5।

कुछ इंजन की शक्ति, केडब्ल्यू।

प्रत्येक इंजन में एक प्लेट (इंजन पासपोर्ट) होता है, जिसमें इंजन के बारे में कुछ डेटा होता है, जिसमें इसकी शक्ति भी शामिल होती है।

सामान्य कामकाजी परिस्थितियों में मानव शक्ति औसतन 70-80 वाट है। कूदना, सीढ़ियों से ऊपर दौड़ना, एक व्यक्ति 730 डब्ल्यू तक बिजली विकसित कर सकता है, और कुछ मामलों में और भी अधिक।

सूत्र N \u003d A / t से यह इस प्रकार है

कार्य की गणना करने के लिए, आपको उस समय तक शक्ति को गुणा करना होगा जिसके दौरान यह काम किया गया था।

उदाहरण। रूम फैन मोटर में 35 W की शक्ति होती है। 10 मिनट में वह क्या काम करता है?

आइए समस्या की स्थिति को लिखें और इसे हल करें।

दिया हुआ:

फेसला:

ए \u003d 35 डब्ल्यू * 600 एस \u003d 21,000 डब्ल्यू * एस \u003d 21,000 जे \u003d 21 केजे।

उत्तर ए \u003d 21 केजे।

सरल तंत्र।

अनादि काल से, मनुष्य यांत्रिक कार्य करने के लिए विभिन्न उपकरणों का उपयोग कर रहा है।

हर कोई जानता है कि एक भारी वस्तु (पत्थर, कैबिनेट, मशीन टूल), जिसे हाथ से नहीं हिलाया जा सकता है, एक पर्याप्त लंबी छड़ी का उपयोग करके स्थानांतरित किया जा सकता है - एक लीवर।

फिलहाल, यह माना जाता है कि तीन हजार साल पहले लीवर की मदद से, प्राचीन मिस्र में पिरामिडों के निर्माण के दौरान, भारी पत्थर के स्लैब को स्थानांतरित कर दिया गया था और इसे काफी ऊंचाई तक उठाया गया था।

कई मामलों में, एक निश्चित ऊंचाई तक भारी भार उठाने के बजाय, इसे एक झुके हुए विमान के साथ एक ही ऊंचाई पर लुढ़काया या खींचा जा सकता है, या ब्लॉकों का उपयोग करके उठाया जा सकता है।

बल को बदलने के लिए काम करने वाले उपकरणों को कहा जाता है तंत्र .

सरल तंत्र में शामिल हैं: लीवर और इसकी किस्में - ब्लॉक, गेट; इच्छुक विमान और इसकी किस्में - कील, पेंच... ज्यादातर मामलों में, सरल तंत्र का उपयोग ताकत हासिल करने के लिए किया जाता है, अर्थात, शरीर पर कई बार अभिनय करने वाले बल को बढ़ाने के लिए।

सरल तंत्र घरेलू और सभी जटिल फैक्ट्री और फैक्ट्री मशीनों दोनों में पाए जाते हैं जो स्टील की बड़ी चादरों को काटते, मोड़ते और मोहर लगाते हैं या बेहतरीन धागे खींचते हैं जिनसे कपड़े बनाए जाते हैं। एक ही तंत्र आधुनिक जटिल स्वचालित मशीनों, छपाई और गिनती मशीनों में पाया जा सकता है।

लिवर आर्म। लीवर पर बलों का संतुलन।

सबसे सरल और सबसे सामान्य तंत्र पर विचार करें - एक लीवर।

हाथ एक कठोर शरीर है जो एक निश्चित समर्थन के चारों ओर घूम सकता है।

दृष्टांतों से पता चलता है कि कैसे एक मजदूर लीवर के रूप में भार उठाने के लिए क्राउबर का उपयोग करता है। पहले मामले में, एक कार्यकर्ता बल के साथ एफ स्क्रैप के अंत को दबाता है बी, दूसरे में - अंत लिफ्टों बी.

कार्यकर्ता को भार के वजन को दूर करने की आवश्यकता है पी - बल सीधा नीचे की ओर निर्देशित। इसके लिए, वह एक सिंगल से गुजरने वाली धुरी के चारों ओर क्रॉबर को घुमाता है स्तब्ध ब्रेकपॉइंट - इसके समर्थन का बिंदु के बारे में... शक्ति एफजिसके साथ कार्यकर्ता लीवर पर काम करता है, कम बल पीतो कार्यकर्ता हो जाता है शक्ति में लाभ... लीवर की मदद से आप इतना भारी भार उठा सकते हैं कि आप अपने ऊपर नहीं उठा सकते।

आकृति एक लीवर दिखाती है जिसकी रोटेशन की धुरी है के बारे में (fulcrum) बलों के आवेदन के बिंदुओं के बीच स्थित है तथा तथा में... एक और दृष्टांत इस लीवर के आरेख को दर्शाता है। दोनों बल एफ1 और एफलीवर पर 2 अभिनय एक दिशा में निर्देशित होते हैं।

फुलक्रैम और सीधी रेखा के बीच की सबसे छोटी दूरी जिसके साथ लीवर पर बल कार्य करता है, बल हाथ कहलाता है।

बल के कंधे को खोजने के लिए, बल की कार्रवाई की रेखा से लंबवत को कम करना आवश्यक है।

इस लंब की लंबाई दी गई बल का कंधा होगी। आंकड़ा दिखाता है कि OA - कंधे की ताकत एफ1; OV - कंधे की ताकत एफ2। लीवर पर कार्य करने वाली शक्तियां इसे धुरी के चारों ओर दो दिशाओं में घुमा सकती हैं: आगे या वामावर्त। इतनी ताकत एफ1 लीवर को दक्षिणावर्त घुमाता है, और बल एफ2 इसे वामावर्त घुमाता है।

इसके तहत लागू बलों की कार्रवाई के तहत लीवर संतुलन की स्थिति में प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया जा सकता है। यह याद रखना चाहिए कि बल की कार्रवाई का परिणाम न केवल इसके संख्यात्मक मूल्य (मापांक) पर निर्भर करता है, बल्कि उस बिंदु पर भी होता है जिस पर यह शरीर पर लागू होता है, या इसे कैसे निर्देशित किया जाता है।

लीवर से विभिन्न भार को निलंबित कर दिया जाता है (अंजीर देखें।) फुलक्रम के दोनों किनारों पर ताकि हर बार लीवर संतुलन में रहे। लीवर पर कार्य करने वाली शक्तियाँ इन भारों के भार के बराबर होती हैं। प्रत्येक मामले के लिए, बल मॉड्यूल और उनके कंधों को मापा जाता है। चित्र 154 में दिखाए गए अनुभव से, यह देखा जा सकता है कि बल 2 एच संतुलन शक्ति ४ एच... इसी समय, जैसा कि आंकड़े से देखा जा सकता है, कम ताकत का कंधे अधिक से अधिक ताकत के कंधे से 2 गुना अधिक है।

इस तरह के प्रयोगों के आधार पर, लीवर के संतुलन की स्थिति (नियम) स्थापित की गई थी।

एक लीवर संतुलन में होता है जब इस पर कार्य करने वाली शक्तियां इन बलों के कंधों के विपरीत आनुपातिक होती हैं।

इस नियम को सूत्र के रूप में लिखा जा सकता है:

एफ1/एफ2 = एल 2/ एल 1 ,

कहाँ पे एफ1 तथाएफ 2 - लीवर पर कार्रवाई करने वाले बल, एल1 तथाएल 2 , - इन बलों के कंधे (अंजीर देखें।)।

लीवर का संतुलन नियम 287-212 के आसपास आर्किमिडीज द्वारा स्थापित किया गया था। ईसा पूर्व इ। (लेकिन अंतिम पैराग्राफ में कहा गया था कि लीवर का इस्तेमाल मिस्र के लोग करते थे? या क्या "स्थापित" शब्द यहाँ एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है?)

यह इस नियम का अनुसरण करता है कि लीवर के साथ अधिक बल के संतुलन के लिए कम बल का उपयोग किया जा सकता है। लीवर के एक हाथ को दूसरे से 3 गुना बड़ा (अंजीर देखें।)। फिर, बिंदु बी पर एक बल लागू करना, उदाहरण के लिए, 400 एन, आप एक पत्थर का वजन 1200 एन उठा सकते हैं। एक भी अधिक भार उठाने के लिए, आपको लीवर आर्म की लंबाई बढ़ाने की आवश्यकता होती है, जिस पर कार्यकर्ता कार्य करता है।

उदाहरण... एक लीवर का उपयोग करते हुए, एक कार्यकर्ता 240 किलो वजन का स्लैब उठाता है (अंजीर देखें। 149)। यदि वह छोटी भुजा ०.२ मीटर हो तो वह १.४ मीटर के बड़े हाथ पर कितना बल लगाती है?

आइए समस्या की स्थिति को लिखें और इसे हल करें।

दिया हुआ:

फेसला:

लीवर के संतुलन नियम के अनुसार, F1 / F2 \u003d l2 / l1, whence F1 \u003d F2 l2 / l1, जहां F2 \u003d P पत्थर का वजन है। पत्थर का वजन asd \u003d gm, F \u003d 9.8 N 240 kg N 2400 N

फिर, एफ 1 \u003d 2400 एन 0.6 / 2.4 \u003d 600 एन।

उत्तर : एफ 1 \u003d 600 एन।

हमारे उदाहरण में, कार्यकर्ता लीवर में 600 N के बल को लागू करने के लिए, 2400 N की शक्ति पर काबू पा लेता है, लेकिन साथ ही जिस कंधे पर कर्मचारी कार्य करता है, वह उससे 4 गुना अधिक लंबा होता है, जिस पर पत्थर का वजन कार्य करता है ( एल1 : एल 2 \u003d 2.4 मीटर: 0.6 मीटर \u003d 4)।

उत्तोलन के नियम को लागू करने से, कम बल अधिक बल का प्रतिकार कर सकता है। इस मामले में, कम ताकत का कंधे अधिक से अधिक ताकत के कंधे से अधिक लंबा होना चाहिए।

शक्ति का क्षण।

आप पहले से ही लीवर बैलेंस नियम जानते हैं:

एफ1 / एफ 2 = एल2 / एल 1 ,

अनुपात की संपत्ति का उपयोग करना (इसके चरम सदस्यों का उत्पाद इसके मध्य शब्दों के उत्पाद के बराबर है), हम इसे इस रूप में लिखते हैं:

एफ1एल1 = एफ 2 एल 2 .

समानता के बाईं ओर बल का उत्पाद है एफ1 उसके कंधे पर एल1, और दाईं ओर - बल का उत्पाद एफ2 उसके कंधे पर एल2 .

शरीर को उसके कंधे पर घुमाने वाले बल के मापांक के उत्पाद को कहा जाता है शक्ति का क्षण; यह अक्षर एम द्वारा निरूपित किया जाता है,

यदि कोई बल का क्षण इसे दक्षिणावर्त घुमाता है तो बल का क्षण बराबर होता है, दो बलों की कार्रवाई के तहत एक लीवर संतुलन में होता है।

यह नियम कहलाता है पल का शासन , सूत्र के रूप में लिखा जा सकता है:

एम 1 \u003d एम 2

वास्तव में, हमने जो प्रयोग किया है (§ ५६) में, अभिनय बल २ एन और ४ एन के बराबर थे, उनके कंधे, क्रमशः लीवर के दबाव के ४ और २ थे, यानी लीवर के संतुलन में होने पर इन बलों के क्षण समान होते हैं।

बल का क्षण, किसी भी भौतिक मात्रा की तरह, मापा जा सकता है। बल का क्षण 1 एन के बल के क्षण के रूप में लिया जाता है, जिसका कंधे ठीक 1 मीटर है।

इस इकाई को कहा जाता है न्यूटन मीटर (एन एम).

बल का क्षण बल की क्रिया को दर्शाता है, और दिखाता है कि यह बल के मापांक और कंधे पर एक साथ निर्भर करता है। दरअसल, हम पहले से ही जानते हैं, उदाहरण के लिए, कि एक दरवाजे पर बल की क्रिया बल के मापांक और बल लागू होने पर दोनों पर निर्भर करती है। दरवाजे को मोड़ना आसान है, रोटेशन की धुरी से दूर उस पर अभिनय करने वाले बल को लगाया जाता है। एक छोटे से की तुलना में लंबी रिंच के साथ अखरोट को अनसेच करना बेहतर है। जितना लंबा हैंडल होता है, उतना ही कुएं से बाल्टी उठाना आसान होता है, आदि।

प्रौद्योगिकी, रोजमर्रा की जिंदगी और प्रकृति में लीवर।

उत्तोलन का नियम (या क्षणों का नियम) प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग किए जाने वाले विभिन्न प्रकार के उपकरणों और उपकरणों की कार्रवाई को रेखांकित करता है जहां ताकत या सड़क पर लाभ की आवश्यकता होती है।

कैंची से काम करने पर हमें ताकत मिलती है। कैंची - यह एक लीवर है (अंजीर), रोटेशन की धुरी जो कैंची के दोनों हिस्सों को जोड़ने वाले पेंच के माध्यम से होती है। अभिनय बल एफ1 कैंची निचोड़ने वाले व्यक्ति के हाथ की मांसपेशियों की ताकत है। विपरीत बल एफ2 - ऐसी सामग्री का प्रतिरोध बल जो कैंची से कट जाता है। कैंची के उद्देश्य के आधार पर, उनका उपकरण अलग है। कागज काटने के लिए डिज़ाइन किए गए कार्यालय के कैंची में लंबे ब्लेड होते हैं और हैंडल की लगभग समान लंबाई होती है। कटिंग पेपर को बहुत अधिक बल की आवश्यकता नहीं होती है, और एक लंबे ब्लेड के साथ एक सीधी रेखा में कटौती करना अधिक सुविधाजनक होता है। शीट मेटल (अंजीर) को काटने के लिए ब्लेड की तुलना में अधिक लंबे समय तक संभालते हैं, क्योंकि धातु का प्रतिरोध बल अधिक होता है और इसे संतुलित करने के लिए अभिनय बल के कंधे को काफी बढ़ाना पड़ता है। हैंडल की लंबाई और कटर की दूरी और रोटेशन की धुरी के बीच एक बड़ा अंतर शिकंजा (अंजीर।), तार काटने के लिए इरादा।

कई मशीनों में विभिन्न प्रकार के लीवर होते हैं। सिलाई की मशीन की गांठें, साइकिल के पैडल या हैंडब्रेक, कार और ट्रैक्टर के पैडल, पियानो की चाबियां इन मशीनों और उपकरणों में इस्तेमाल होने वाले लीवर के सभी उदाहरण हैं।

लीवर के लिए अनुप्रयोगों के उदाहरण हैं विसे और कार्यक्षेत्र हैंडल, ड्रिल आर्म आदि।

बीम संतुलन की कार्रवाई भी लीवर (अंजीर) के सिद्धांत पर आधारित है। आकृति 48 (पृष्ठ 42) में दिखाया गया प्रशिक्षण संतुलन के रूप में कार्य करता है बराबर हाथ ... में दशमलव तराजू कंधे जिस पर भार के साथ कप निलंबित है, भार को ले जाने वाले कंधे की तुलना में 10 गुना अधिक लंबा है। यह बहुत बड़े भार को सरल करता है। जब एक दशमलव पैमाने पर वजन का वजन होता है, तो वज़न का वजन 10 से गुणा करें।

वेटिंग कार भाड़ा कारों के लिए वजन उपकरण भी लीवर नियम पर आधारित है।

जानवरों और मनुष्यों के शरीर के विभिन्न हिस्सों में लीवर भी पाए जाते हैं। ये हैं, उदाहरण के लिए, हाथ, पैर, जबड़े। पौधों की संरचना में, कीटों (उनके शरीर की संरचना और उनके शरीर की संरचना के बारे में एक पुस्तक पढ़ने के बाद) में कई लीवर पाए जा सकते हैं।

ब्लॉक में लीवर संतुलन कानून का अनुप्रयोग।

खंड मैथा एक नाली के साथ एक पहिया है, एक पिंजरे में तय किया गया है। एक रस्सी, केबल या चेन को ब्लॉक की ढलान से गुजारा जाता है।

फिक्स्ड ब्लॉक इस तरह के एक ब्लॉक को कहा जाता है, जिसकी धुरी तय की जाती है, और भार (छवि) उठाते समय वृद्धि या गिरावट नहीं होती है।

निश्चित ब्लॉक को एक समान हाथ लीवर के रूप में माना जा सकता है, जिसमें बलों की शाखाएं पहिया के त्रिज्या के बराबर होती हैं (अंजीर): ओहि \u003d ओहि \u003d आर... इस तरह के एक ब्लॉक एक ताकत हासिल नहीं करता है। ( एफ1 = एफ2), लेकिन बल कार्रवाई की दिशा बदलने की अनुमति देता है। जंगम ब्लॉक एक ब्लॉक है। जिसका अक्ष ऊपर उठता है और भार (छवि) के साथ गिरता है। आंकड़ा इसी लीवर को दिखाता है: के बारे में - लीवर का आधार, OA - कंधे की ताकत आर तथा OV - कंधे की ताकत एफ... कंधे के बाद से OV 2 बार कंधे OAफिर मजबूती एफ 2 गुना कम ताकत आर:

एफ \u003d पी / २ .

इस प्रकार, जंगम ब्लॉक 2 बार ताकत में लाभ देता है .

बल के एक पल की अवधारणा का उपयोग करके यह साबित किया जा सकता है। जब ब्लॉक संतुलन में होता है, तो बलों का क्षण एफ तथा आर एक दूसरे के बराबर हैं। लेकिन ताकत का एक कंधा एफ 2 बार कंधे की ताकत आर, जिसका अर्थ है कि स्वयं शक्ति एफ 2 गुना कम ताकत आर.

आमतौर पर, व्यवहार में, एक चल के साथ एक निश्चित ब्लॉक के संयोजन का उपयोग किया जाता है (छवि।)। निर्धारित ब्लॉक केवल सुविधा के लिए है। यह ताकत में लाभ नहीं देता है, लेकिन बल की कार्रवाई की दिशा बदल देता है। उदाहरण के लिए, यह आपको जमीन पर खड़े होने के दौरान एक भार उठाने की अनुमति देता है। यह कई लोगों या श्रमिकों के काम आता है। हालांकि, यह दो बार सामान्य ताकत हासिल करता है!

सरल तंत्र का उपयोग करते समय काम की समानता। यांत्रिकी का "सुनहरा नियम"।

हमने जिन सरल तंत्रों पर विचार किया है उनका उपयोग उन मामलों में काम करते समय किया जाता है जब एक बल की क्रिया द्वारा दूसरे बल को संतुलित करना आवश्यक होता है।

स्वाभाविक रूप से, सवाल उठता है: ताकत या पथ में लाभ देकर, काम में लाभ के सरल तंत्र प्रदान नहीं करते हैं? इस प्रश्न का उत्तर अनुभव से प्राप्त किया जा सकता है।

लीवर पर विभिन्न मापांक की दो बलों को संतुलित करके एफ1 और एफ2 (अंजीर।), लीवर को गति में सेट करें। यह पता चला है कि एक ही समय में एक छोटे बल के आवेदन का बिंदु एफ2 एक लंबा रास्ता तय करता है रों2, और अधिक बल के आवेदन का बिंदु एफ1 - छोटा रास्ता रों1. बलों के इन रास्तों और मॉड्यूलों को मापने के बाद, हम पाते हैं कि लीवर पर बलों के आवेदन के बिंदुओं के आधार पर पथ, बलों के विपरीत आनुपातिक हैं:

रों1 / रों2 = एफ2 / एफ1.

इस प्रकार, लीवर की लंबी भुजा पर अभिनय करते हुए, हम ताकत में जीतते हैं, लेकिन साथ ही साथ हम उसी रास्ते से हार जाते हैं।

बल का उत्पाद एफ रास्ते में रों काम है। हमारे प्रयोग बताते हैं कि लीवर पर लागू बलों द्वारा किए गए कार्य एक दूसरे के बराबर हैं:

एफ1 रों1 = एफ2 रों2, अर्थात तथा1 = तथा2.

इसलिए, लीवर का उपयोग करते समय, काम में कोई लाभ नहीं होगा।

उत्तोलन के साथ, हम या तो ताकत या दूरी में जीत सकते हैं। एक छोटी लीवर शाखा पर बल द्वारा कार्य करना, हम दूरी में हासिल करते हैं, लेकिन उसी राशि से ताकत में हार जाते हैं।

एक किंवदंती है कि आर्किमिडीज, लीवर के शासन की खोज से प्रसन्न थे, उन्होंने कहा: "मुझे एक विराम दे दो और मैं पृथ्वी को मोड़ दूंगा!"

बेशक, आर्किमिडीज इस तरह के कार्य का सामना नहीं कर सकता था, भले ही उसे एक पूर्णम (जो पृथ्वी के बाहर होना चाहिए था) और आवश्यक लंबाई का लीवर दिया गया था।

जमीन को सिर्फ 1 सेमी ऊपर उठाने के लिए, लीवर के लंबे हाथ को एक विशाल चाप का वर्णन करना होगा। इस रास्ते पर हाथ के लंबे छोर को स्थानांतरित करने में लाखों साल लगेंगे, उदाहरण के लिए, 1 मीटर / सेकंड की गति से!

एक स्थिर ब्लॉक काम में लाभ नहीं देता है, जो अनुभव द्वारा सत्यापित करना आसान है (अंजीर देखें)। बलों के आवेदन के बिंदुओं के आधार पर पथ एफ तथा एफ, समान हैं, और बल समान हैं, जिसका अर्थ है कि कार्य समान है।

आप चलती इकाई के साथ किए गए काम को माप सकते हैं और तुलना कर सकते हैं। एक चल ब्लॉक का उपयोग करके भार को ऊंचाई तक बढ़ाने के लिए, रस्सी के अंत को स्थानांतरित करना आवश्यक है, जिस पर डायनेमोमीटर जुड़ा हुआ है, जैसा कि अनुभव से पता चलता है (छवि), 2h की ऊंचाई तक।

इस प्रकार, 2 बार ताकत हासिल करने के बाद, वे रास्ते में 2 बार हार जाते हैं, इसलिए, जंगम ब्लॉक काम में लाभ नहीं देता है।

सदियों पुरानी प्रथा ने दिखा दिया है कोई भी तंत्र प्रदर्शन में लाभ नहीं देता है। वे काम की परिस्थितियों के आधार पर, ताकत या सड़क पर जीतने के लिए विभिन्न तंत्रों का उपयोग करते हैं।

पहले से ही प्राचीन वैज्ञानिक सभी तंत्रों पर लागू नियम जानते थे: कितनी बार हम ताकत में जीते हैं, कितनी बार हम दूरी में हारते हैं। इस नियम को यांत्रिकी का "सुनहरा नियम" कहा गया है।

तंत्र की दक्षता।

लीवर की संरचना और कार्रवाई पर विचार करते समय, हमने लीवर के घर्षण और भार को ध्यान में नहीं रखा। इन आदर्श स्थितियों में, लागू बल द्वारा निष्पादित कार्य (हम इस कार्य को कहेंगे) पूर्ण) के बराबर है उपयोगी भार उठाने या किसी प्रतिरोध पर काबू पाने पर काम करें।

व्यवहार में, एक तंत्र द्वारा किया गया एक पूर्ण कार्य हमेशा कुछ अधिक उपयोगी कार्य होता है।

कार्य का एक हिस्सा तंत्र में घर्षण बल के खिलाफ और उसके व्यक्तिगत भागों के आंदोलन पर किया जाता है। तो, एक चल ब्लॉक का उपयोग करते हुए, ब्लॉक अक्ष, रस्सी को उठाने और ब्लॉक अक्ष में घर्षण बल का निर्धारण करने पर अतिरिक्त रूप से कार्य करना आवश्यक है।

हमने जो भी तंत्र लिया है, उसकी मदद से किया गया उपयोगी कार्य हमेशा पूर्ण कार्य का एक हिस्सा होता है। इसलिए, एपी के साथ उपयोगी काम को निर्दिष्ट करने के बाद, एज़ के साथ पूर्ण (एक्सपेंडेड) काम, हम लिख सकते हैं:

एपी< Аз или Ап / Аз < 1.

कुल कार्य के लिए उपयोगी कार्य के अनुपात को तंत्र की दक्षता कहा जाता है।

दक्षता को दक्षता के रूप में संक्षिप्त किया जाता है।

दक्षता \u003d एप / अज़।

दक्षता को आमतौर पर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है और इसे ग्रीक अक्षर iency द्वारा दर्शाया जाता है, इसे "इस" के रूप में पढ़ा जाता है:

η \u003d एपी / एज़ · 100%।

उदाहरण: लीवर की छोटी भुजा पर 100 किलो का भार निलंबित है। इसे उठाने के लिए, 250 एन के बल को लंबे हाथ पर लागू किया गया था। लोड को h1 \u003d 0.08 मीटर की ऊंचाई तक उठाया गया था, जबकि ड्राइविंग बल के आवेदन का बिंदु h2 \u003d 0.4 मीटर की ऊंचाई तक गिरा।

आइए समस्या की स्थिति को लिखें और इसे हल करें।

दिया हुआ :

फेसला :

η \u003d एपी / एज़ · 100%।

पूर्ण (विस्तारित) कार्य Az \u003d Fh2।

उपयोगी काम An \u003d Ph1

पी \u003d 9.8 100 किग्रा kg 1000 एन।

एपी \u003d 1000 एन 0.08 \u003d 80 जे।

एज़ \u003d 250 एन · 0.4 एम \u003d 100 जे।

η \u003d 80 जे / 100 जे 100% \u003d 80%।

उत्तर :% \u003d 80%।

लेकिन "सुनहरा नियम" इस मामले में भी पूरा होता है। उपयोगी कार्य का हिस्सा - इसका 20% - लीवर की धुरी और वायु प्रतिरोध पर और साथ ही लीवर के आंदोलन पर घर्षण पर काबू पाने पर खर्च किया जाता है।

किसी भी तंत्र की दक्षता हमेशा 100% से कम होती है। तंत्र डिजाइन करते समय, लोग अपनी दक्षता बढ़ाने का प्रयास करते हैं। इसके लिए, तंत्र की कुल्हाड़ियों में घर्षण और उनका वजन कम हो जाता है।

ऊर्जा।

कारखानों और कारखानों में, मशीन टूल्स और मशीनें इलेक्ट्रिक मोटर्स द्वारा संचालित होती हैं, जो विद्युत ऊर्जा (इसलिए नाम) का उपभोग करती हैं।

संपीड़ित वसंत (अंजीर), सीधा करना, काम करना, एक ऊंचाई तक भार उठाना, या गाड़ी को हिलाना। जमीन के ऊपर उठाया गया एक स्थिर भार काम नहीं करता है, लेकिन यदि यह भार गिरता है, तो यह काम कर सकता है (उदाहरण के लिए, यह जमीन में ढेर चला सकता है)। किसी भी गतिशील शरीर में कार्य करने की क्षमता भी होती है। तो, एक स्टील बॉल ए (चावल) जो एक झुका हुआ विमान से लुढ़का हुआ है, एक लकड़ी के ब्लॉक बी को मारता है, इसे एक निश्चित दूरी पर ले जाता है। उसी समय, काम किया जाता है। यदि कोई शरीर या कई अंतःक्रियात्मक निकाय (निकायों की एक प्रणाली) काम कर सकते हैं, तो यह कहा जाता है कि उनके पास ऊर्जा है। ऊर्जा - एक भौतिक मात्रा जो दिखाती है कि शरीर (या कई शरीर) किस तरह का काम कर सकते हैं। ऊर्जा को एसआई प्रणाली में काम के रूप में एक ही इकाइयों में व्यक्त किया जाता है, अर्थात् जूल. शरीर जितना अधिक कार्य कर सकता है, उतनी अधिक ऊर्जा उसके पास होगी। काम करते समय शरीर की ऊर्जा बदल जाती है। सही काम ऊर्जा में बदलाव के बराबर है। संभावित और गतिज ऊर्जा। संभावित (अक्षांश से)शक्ति - अवसर) ऊर्जा को ऊर्जा कहा जाता है, जो शरीर और एक ही शरीर के कुछ हिस्सों की पारस्परिक स्थिति से निर्धारित होती है। संभावित ऊर्जा, उदाहरण के लिए, पृथ्वी की सतह के सापेक्ष उठाए गए एक निकाय के पास होती है, क्योंकि ऊर्जा इसकी सापेक्ष स्थिति और पृथ्वी पर निर्भर करती है। और उनका आपसी आकर्षण। अगर हम पृथ्वी पर पड़ी किसी पिंड की संभावित ऊर्जा को शून्य के बराबर मानते हैं, तो एक निश्चित ऊँचाई तक उठे हुए पिंड की संभावित ऊर्जा का निर्धारण उस काम से होगा, जो शरीर के पृथ्वी पर गिरने पर गुरुत्वाकर्षण करेगा। चलो शरीर की संभावित ऊर्जा को निरूपित करते हैं इएन के बाद से ई \u003d ए , और काम, जैसा कि हम जानते हैं, पथ द्वारा बल के उत्पाद के बराबर है, फिर ए \u003d एफएच, कहाँ पे एफ - गुरुत्वाकर्षण बल। इसका मतलब है कि संभावित ऊर्जा एन के बराबर है: ई \u003d एफएच, या ई \u003d जीएमएच, कहाँ पे जी - गुरुत्वाकर्षण का त्वरण, म - शरीर का द्रव्यमान, ज - शरीर को ऊपर उठाने की ऊँचाई। नदियों में पानी, बाँधों द्वारा रखा जाता है, जिसमें भारी ऊर्जा होती है। नीचे गिरने, पानी काम करता है, बिजली संयंत्रों के शक्तिशाली टर्बाइन चला रहा है। पाइल हैमर (अंजीर) की संभावित ऊर्जा का उपयोग ड्राइविंग पाइल्स पर काम करने के लिए निर्माण में किया जाता है। वसंत के साथ एक दरवाजा खोलकर, वसंत को फैलाने (या संपीड़ित) करने के लिए काम किया जाता है। अधिग्रहित ऊर्जा के कारण, वसंत, अनुबंध (या सीधे), दरवाजे को बंद करके काम करता है। संपीड़ित और अनवांटेड स्प्रिंग्स की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, कलाई घड़ी में, विभिन्न विंड-अप खिलौने आदि। किसी भी लोचदार विकृत शरीर में संभावित ऊर्जा होती है। संपीड़ित गैस की संभावित ऊर्जा का उपयोग हीट इंजन के संचालन में, जैकमर्स में, जो खनन उद्योग में व्यापक रूप से, सड़क निर्माण में, कठोर मिट्टी की खुदाई, आदि में किया जाता है। अपने आंदोलन के कारण शरीर के पास जो ऊर्जा होती है उसे काइनेटिक (ग्रीक से) कहा जाता है।kinema - आंदोलन) ऊर्जा। शरीर की गतिज ऊर्जा को पत्र द्वारा इंगित किया जाता है इसेवा। चलते पानी, पनबिजली संयंत्रों के टर्बाइन को चलाने, इसकी गतिज ऊर्जा का उपभोग करता है और काम करता है। चलती हवा - हवा - में भी गतिज ऊर्जा होती है। गतिज ऊर्जा किस पर निर्भर करती है? आइए अनुभव की ओर मुड़ें (अंजीर देखें।)। यदि आप अलग-अलग ऊंचाइयों से गेंद ए को रोल करते हैं, तो आप देख सकते हैं कि गेंद जितनी अधिक ऊंचाई से नीचे लुढ़कती है, उसकी गति उतनी ही अधिक होती है और आगे यह बार चलती है, अर्थात यह बहुत काम करती है। इसका अर्थ है कि किसी पिंड की गतिज ऊर्जा उसकी गति पर निर्भर करती है। गति के कारण, एक उड़ने वाली गोली में उच्च गतिज ऊर्जा होती है। किसी पिंड की गतिज ऊर्जा भी उसके द्रव्यमान पर निर्भर करती है। हम अपने प्रयोग को दोहराएंगे, लेकिन हम एक झुकाव वाले विमान से एक और गेंद को रोल करेंगे - एक बड़ा द्रव्यमान। ब्लॉक बी आगे बढ़ेगा, जिसका मतलब है कि अधिक काम किया जाएगा। इसका मतलब है कि दूसरी गेंद की गतिज ऊर्जा पहली से अधिक है। शरीर का द्रव्यमान जितना अधिक होता है और जिस गति से वह गति करता है, उसकी गतिज ऊर्जा भी उतनी ही अधिक होती है। शरीर की गतिज ऊर्जा को निर्धारित करने के लिए, सूत्र लागू किया जाता है: एक \u003d एमवी ^ 2/2, कहाँ पे म - शरीर का द्रव्यमान, v - शरीर की गति। निकायों की गतिज ऊर्जा का उपयोग प्रौद्योगिकी में किया जाता है। बांध द्वारा बनाए रखा पानी, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, एक बड़ी संभावित ऊर्जा है। जब एक बांध से गिरते हैं, तो पानी चलता है और उसमें उच्च गतिज ऊर्जा होती है। यह एक टरबाइन को बिजली के करंट जनरेटर से कनेक्ट करता है। पानी की गतिज ऊर्जा के कारण, विद्युत ऊर्जा उत्पन्न होती है। राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में बढ़ते पानी की ऊर्जा का बहुत महत्व है। इस ऊर्जा का उपयोग शक्तिशाली पनबिजली संयंत्रों द्वारा किया जाता है। गिरने वाले पानी की ऊर्जा ईंधन ऊर्जा के विपरीत, पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा का स्रोत है। सशर्त शून्य मूल्य के सापेक्ष प्रकृति में सभी निकायों में या तो संभावित या गतिज ऊर्जा होती है, और कभी-कभी दोनों एक साथ। उदाहरण के लिए, एक उड़ान विमान में पृथ्वी के सापेक्ष गतिज और संभावित ऊर्जा दोनों होती हैं। हम दो प्रकार की यांत्रिक ऊर्जा से परिचित हो गए। अन्य प्रकार की ऊर्जा (विद्युत, आंतरिक, आदि) को भौतिकी पाठ्यक्रम के अन्य वर्गों में माना जाएगा। एक प्रकार की यांत्रिक ऊर्जा का दूसरे में रूपांतरण। आकृति में दिखाए गए डिवाइस पर अवलोकन करने के लिए एक प्रकार की यांत्रिक ऊर्जा का दूसरे में रूपांतरण बहुत सुविधाजनक है। अक्ष पर धागे को घुमावदार करके, डिवाइस का डिस्क उठाया जाता है। ऊपर उठाई गई डिस्क में कुछ संभावित ऊर्जा होती है। यदि आप इसे जाने देते हैं, तो यह, घूमना, गिरना शुरू हो जाएगा। जैसे ही यह गिरता है, डिस्क की संभावित ऊर्जा कम हो जाती है, लेकिन एक ही समय में इसकी गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है। गिरावट के अंत में, डिस्क में गतिज ऊर्जा का ऐसा भंडार होता है कि यह फिर से लगभग समान ऊंचाई तक बढ़ सकता है। (कुछ ऊर्जा को घर्षण बल के खिलाफ काम करने के लिए खर्च किया जाता है, इसलिए डिस्क अपनी मूल ऊंचाई तक नहीं पहुंचती है।) उठने के बाद, डिस्क फिर से गिर जाती है, और फिर फिर से बढ़ जाती है। इस प्रयोग में, जब डिस्क नीचे जाती है, तो इसकी संभावित ऊर्जा गतिज में बदल जाती है, और जब यह चलती है, गतिज ऊर्जा संभावित में बदल जाती है। एक प्रकार से दूसरे में ऊर्जा का परिवर्तन तब भी होता है जब दो लोचदार शरीर हिट करते हैं, उदाहरण के लिए, फर्श पर एक रबर की गेंद या स्टील की प्लेट पर एक स्टील की गेंद। यदि आप एक स्टील की प्लेट पर स्टील की गेंद (चावल) उठाते हैं और इसे अपने हाथों से छोड़ते हैं, तो यह गिर जाएगी। जैसे ही गेंद गिरती है, इसकी संभावित ऊर्जा घट जाती है, और गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है, क्योंकि गेंद की गति बढ़ जाती है। जब गेंद प्लेट से टकराती है, तो गेंद और प्लेट दोनों संकुचित हो जाएंगे। गतिज ऊर्जा जिसे गेंद के पास रखा जाता है उसे संपीड़ित प्लेट और संपीड़ित गेंद की संभावित ऊर्जा में परिवर्तित किया जाएगा। फिर, लोचदार बलों की कार्रवाई के लिए धन्यवाद, प्लेट और गेंद अपने मूल आकार को ले लेंगे। गेंद प्लेट में उछल जाएगी, और उनकी संभावित ऊर्जा फिर से गेंद की गतिज ऊर्जा में बदल जाएगी: गेंद उस गति से लगभग समान गति से ऊपर की ओर उछलेगी, जिस गति से उसने प्लेट को मारा था। जैसे ही गेंद ऊपर की ओर बढ़ती है, गेंद की गति और इसलिए इसकी गतिज ऊर्जा कम हो जाती है, और संभावित ऊर्जा बढ़ जाती है। प्लेट से उछलकर गेंद लगभग उसी ऊँचाई पर जा गिरी जिससे वह गिरने लगी। चढ़ाई के शीर्ष पर, उसकी सभी गतिज ऊर्जा फिर से संभावित में बदल जाएगी। प्राकृतिक घटनाएं आमतौर पर एक प्रकार की ऊर्जा को दूसरे में बदलने के साथ होती हैं। ऊर्जा को एक शरीर से दूसरे में स्थानांतरित किया जा सकता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, जब एक धनुष से शूटिंग होती है, तो एक फैला हुआ तीर की ऊर्जा एक उड़ने वाले तीर की गतिज ऊर्जा में बदल जाती है।

लगभग सभी, बिना किसी हिचकिचाहट के जवाब देंगे: दूसरे में। और वे गलत होंगे। काफी विपरीत मामला है। भौतिकी में, यांत्रिक कार्य का वर्णन किया गया है निम्नलिखित परिभाषाओं द्वारा: यांत्रिक कार्य तब किया जाता है जब कोई बल शरीर पर कार्य करता है और वह गति करता है। यांत्रिक कार्य सीधे लागू बल के लिए आनुपातिक है और दूरी तय की गई है।

यांत्रिक कार्य सूत्र

यांत्रिक कार्य सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

जहां A कार्य है, F बल है, s दूरी की यात्रा है।

क्षमता (संभावित कार्य), एक अवधारणा जो भौतिक बल क्षेत्रों (विद्युत, गुरुत्वाकर्षण, आदि) की एक विस्तृत श्रेणी की विशेषता है और सामान्य तौर पर, वैक्टर (द्रव वेग, आदि के क्षेत्र) द्वारा प्रतिनिधित्व की गई भौतिक मात्रा का क्षेत्र है। सामान्य स्थिति में, वेक्टर फ़ील्ड की क्षमता a ( एक्स,y,z) ऐसा अदिश कार्य है यू(एक्स,y,z) ऐसा \u003d a grad

35. एक विद्युत क्षेत्र में कंडक्टर। बिजली की क्षमता।एक विद्युत क्षेत्र में कंडक्टर।कंडक्टर एक बड़ी संख्या में नि: शुल्क चार्ज वाहक की उपस्थिति के कारण पदार्थ हैं जो एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में आगे बढ़ सकते हैं। कंडक्टरों में धातु, इलेक्ट्रोलाइट्स और कोयला शामिल हैं। धातुओं में, मुक्त प्रभार के वाहक परमाणुओं के बाहरी गोले के इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो जब परमाणु बातचीत करते हैं, तो पूरी तरह से "अपने" परमाणुओं के साथ अपना संबंध खो देते हैं और पूरे कंडक्टर की संपत्ति बन जाते हैं। मुक्त इलेक्ट्रॉन गैस अणुओं की तरह थर्मल गति में भाग लेते हैं और किसी भी दिशा में धातु के माध्यम से आगे बढ़ सकते हैं। बिजली की क्षमता - एक चालक की विशेषता, एक विद्युत आवेश संचित करने की अपनी क्षमता का एक उपाय। विद्युत सर्किट के सिद्धांत में, क्षमता दो कंडक्टरों के बीच की आपसी क्षमता है; दो-ध्रुव के रूप में प्रस्तुत विद्युत सर्किट के कैपेसिटिव तत्व का पैरामीटर। इस क्षमता को इन कंडक्टरों के बीच संभावित अंतर के विद्युत आवेश के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है

36. एक फ्लैट संधारित्र की क्षमता।

एक फ्लैट संधारित्र की क्षमता।

इसलिए समतल संधारित्र की धारिता केवल उसके आकार, आकार और ढांकता हुआ स्थिरांक पर निर्भर करती है। एक उच्च क्षमता वाले संधारित्र बनाने के लिए, प्लेटों के क्षेत्र को बढ़ाने और ढांकता हुआ परत की मोटाई को कम करना आवश्यक है।

37. निर्वात में धाराओं की चुंबकीय बातचीत। एम्पीयर का नियम।एम्पीयर का नियम। 1820 में, एम्पीयर (फ्रांसीसी वैज्ञानिक (1775-1836)) ने प्रायोगिक रूप से एक कानून स्थापित किया जिसके द्वारा गणना करना संभव है वर्तमान के साथ लंबाई के कंडक्टर तत्व पर अभिनय करना.

जहां चुंबकीय प्रेरण का वेक्टर है, वर्तमान की दिशा में खींची गई कंडक्टर की लंबाई के तत्व का वेक्टर है।

बल मापांक, जहां कंडक्टर में धारा की दिशा और चुंबकीय प्रेरण की दिशा के बीच का कोण है। एक समान क्षेत्र में वर्तमान की लंबाई के साथ एक सीधे कंडक्टर के लिए

अभिनय बल की दिशा का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है बाएं हाथ के नियम:

यदि बाएं हाथ की हथेली को तैनात किया जाता है ताकि चुंबकीय क्षेत्र के सामान्य (वर्तमान से) घटक हथेली में प्रवेश करें, और चार बहिर्मुखी उंगलियों को वर्तमान के साथ निर्देशित किया जाता है, तो अंगूठा उस दिशा को इंगित करेगा जिसमें एम्पीयर बल कार्य करता है।

38. चुंबकीय क्षेत्र की ताकत। बायो-सार्टार्ट-लाप्लास कानूनचुंबकीय क्षेत्र की ताकत (मानक पदनाम एच ) - वेक्टर भौतिक मात्रासदिश के अंतर के बराबर चुंबकीय प्रेरण बी तथा चुंबकत्व वेक्टर जे .

में इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (SI): कहाँ पे- चुंबकीय स्थिरांक.

बीएसएल कानून।एक व्यक्ति के वर्तमान तत्व के चुंबकीय क्षेत्र का निर्धारण करने वाला कानून

39. जैव-सार्टार्ट-लाप्लास कानून के अनुप्रयोग।प्रत्यक्ष वर्तमान क्षेत्र के लिए

एक गोलाकार मोड़ के लिए।

और सोलेनोइड के लिए

40. चुंबकीय क्षेत्र प्रेरणचुंबकीय क्षेत्र एक वेक्टर मात्रा की विशेषता है, जिसे चुंबकीय प्रेरण (वेक्टर मात्रा, जो अंतरिक्ष में किसी निश्चित बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की बल विशेषता है) कहा जाता है। एमआई। (बी) यह कंडक्टरों पर अभिनय करने वाला बल नहीं है, यह एक ऐसा मूल्य है जो किसी सूत्र के माध्यम से निम्नलिखित सूत्र के अनुसार पाया जाता है: बी \u003d एफ / (आई * एल) (शब्दों में: एमआई वेक्टर का मापांक। (बी) बल एफ के मापांक के अनुपात के बराबर है, जिसके साथ चुंबकीय क्षेत्र कंडक्टर पर वर्तमान में लंबवत चुंबकीय लाइनों के साथ कंडक्टर I और वर्तमान में कंडक्टर एल की लंबाई के साथ कार्य करता है।चुंबकीय प्रेरण केवल चुंबकीय क्षेत्र पर निर्भर करता है। इस संबंध में, प्रेरण को चुंबकीय क्षेत्र की एक मात्रात्मक विशेषता माना जा सकता है। यह निर्धारित करता है कि चुंबकीय क्षेत्र (लोरेंट्ज़ बल) किस बल के साथ गति के साथ गतिमान चार्ज पर कार्य करता है। टेस्ला (1 टी) में एमआई द्वारा मापा गया। इस मामले में, 1 टी \u003d 1 एन / (ए * एम)। MI की एक दिशा है। रेखीय रूप से, इसे रेखाओं के रूप में खींचा जा सकता है। एक समान चुंबकीय क्षेत्र में, एमआई समानांतर हैं, और एमआई वेक्टर को सभी बिंदुओं पर उसी तरह निर्देशित किया जाएगा। एक अमानवीय चुंबकीय क्षेत्र के मामले में, उदाहरण के लिए, एक वर्तमान-ले जाने वाले कंडक्टर के चारों ओर एक क्षेत्र, कंडक्टर के चारों ओर अंतरिक्ष में हर बिंदु पर चुंबकीय प्रेरण वेक्टर बदल जाएगा, और इस वेक्टर के स्पर्शरेखा कंडक्टर के चारों ओर संकेंद्रित हलकों का निर्माण करेगा।

41. एक चुंबकीय क्षेत्र में कण गति। लोरेंट्ज़ बल।a) - यदि कोई कण एक समान चुंबकीय क्षेत्र के क्षेत्र में उड़ता है, और वेक्टर V वेक्टर B के लंबवत है, तो यह त्रिज्या R \u003d mV / qB के एक चक्र के साथ-साथ चलता है, क्योंकि लोरेंट्ज़ बल Fl \u003d VV ^ 2 / R एक सेंट्रीपीटल बल की भूमिका निभाता है। कक्षीय अवधि T \u003d 2piR / V \u003d \u200b\u200b2pim / qB है और यह कण वेग पर निर्भर नहीं करता है (यह केवल V पर सत्य है।<<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 का बल संबंध से निर्धारित होता है: Fl \u003d q V B B सिना (q गति के स्तर का मान है; V इसके वेग का मापांक है; B चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टर का मापांक है; अल्फा वेक्टर V और वेक्टर B के बीच का कोण है। लोरेंत्ज़ बल वेग के लंबवत है) और इसलिए यह काम नहीं करता है, चार्ज वेग के मापांक और इसकी गतिज ऊर्जा को नहीं बदलता है। लेकिन गति की दिशा लगातार बदलती रहती है। लोरेंट्ज़ बल वैक्टर बी और वी के लंबवत है, और इसकी दिशा एम्पियर बल की दिशा के समान बाएं हाथ के नियम का उपयोग करके निर्धारित की जाती है: यदि बाएं हाथ को तैनात किया जाता है ताकि चुंबकीय प्रेरण बी, चार्ज वेग के घटक, हथेली में प्रवेश करता है, और चार उंगलियां होती हैं पॉजिटिव चार्ज के मूवमेंट (नेगेटिव मूवमेंट के खिलाफ) के साथ निर्देशित किया जाता है, फिर 90 डिग्री से बंटे अंगूठे को चार्ज पर लोरेंत्ज़ बल F l अभिनय की दिशा दिखाई देगी।

यांत्रिक कार्य भौतिक निकायों के आंदोलन की एक ऊर्जावान विशेषता है, जिसमें एक अदिश रूप है। यह शरीर पर काम करने वाले बल के मापांक के बराबर है, इस बल के कारण विस्थापन के मापांक से गुणा किया जाता है और उनके बीच के कोण के कोसाइन द्वारा।

सूत्र 1 - यांत्रिक कार्य।

एफ - शरीर पर अभिनय करने वाला बल।

एस - शारीरिक आंदोलन।

कोसा - बल और विस्थापन के बीच के कोण का कोसाइन।

इस सूत्र का एक सामान्य रूप है। यदि लागू बल और विस्थापन के बीच का कोण शून्य है, तो कोसाइन 1 है। तदनुसार, कार्य केवल बल और विस्थापन के उत्पाद के बराबर होगा। सीधे शब्दों में कहें, यदि शरीर बल के अनुप्रयोग की दिशा में आगे बढ़ता है, तो यांत्रिक कार्य बल और विस्थापन के उत्पाद के बराबर होता है।

दूसरा विशेष मामला तब होता है जब शरीर पर कार्य करने वाले बल और उसके विस्थापन के बीच का कोण 90 डिग्री होता है। इस मामले में, 90 डिग्री का कोसाइन शून्य है, इसलिए काम शून्य होगा। वास्तव में, क्या होता है हम एक दिशा में बल लागू करते हैं, और शरीर इसे सीधा करता है। अर्थात्, शरीर स्पष्ट रूप से हमारे बल के प्रभाव में नहीं चल रहा है। इस प्रकार, शरीर को स्थानांतरित करने के लिए हमारे बल का कार्य शून्य है।

चित्र 1 - शरीर को हिलाते समय बलों का कार्य।

यदि शरीर पर एक से अधिक बल कार्य करता है, तो शरीर पर कार्य करने वाले कुल बल की गणना की जाती है। और फिर इसे केवल बल के रूप में सूत्र में प्रतिस्थापित किया जाता है। बल की कार्रवाई के तहत एक शरीर न केवल एक सीधी रेखा में आगे बढ़ सकता है, बल्कि एक मनमानी प्रक्षेप पथ के साथ भी। इस मामले में, काम की गणना आंदोलन के एक छोटे से भाग के लिए की जाती है, जिसे सीधी-रेखा माना जा सकता है और फिर पूरे रास्ते के साथ संक्षेपित किया जा सकता है।

कार्य सकारात्मक और नकारात्मक दोनों हो सकते हैं। यही है, अगर विस्थापन और बल दिशा में मेल खाते हैं, तो काम सकारात्मक है। और यदि बल एक दिशा में लगाया जाता है, और शरीर दूसरे में चलता है, तो काम नकारात्मक होगा। नकारात्मक कार्य का एक उदाहरण है घर्षण कार्य। चूंकि घर्षण बल आंदोलन के खिलाफ निर्देशित होता है। एक विमान के साथ आगे बढ़ने वाले शरीर की कल्पना करें शरीर पर लागू बल इसे एक निश्चित दिशा में धकेलता है। यह बल शरीर को हिलाने का सकारात्मक कार्य करता है। लेकिन साथ ही, घर्षण बल नकारात्मक कार्य करता है। यह शरीर की गति को धीमा कर देता है और इसके आंदोलन की ओर निर्देशित होता है।

चित्रा 2 - गति और घर्षण का बल।

मैकेनिकल काम जूल में मापा जाता है। एक जूल एक शरीर को एक मीटर हिलाने पर न्यूटन के बल द्वारा किया जाने वाला कार्य है। शरीर की गति की दिशा के अलावा, लागू बल का परिमाण भी बदल सकता है। उदाहरण के लिए, जब एक वसंत संकुचित होता है, तो उस पर लगाया गया बल यात्रा की गई दूरी के अनुपात में बढ़ जाएगा। इस मामले में, कार्य सूत्र द्वारा गणना की जाती है।

फॉर्मूला 2 - वसंत संपीड़न काम।

k वसंत की कठोरता है।

x - आंदोलन का समन्वय।

जब शरीर बातचीत करते हैं पल्सएक शरीर आंशिक रूप से या पूरी तरह से दूसरे शरीर में स्थानांतरित हो सकता है। यदि अन्य निकायों के बाहरी बल निकायों की एक प्रणाली पर कार्य नहीं करते हैं, तो ऐसी प्रणाली को कहा जाता है बन्द है.

प्रकृति के इस मौलिक नियम को कहा जाता है संवेग संरक्षण कानून।यह दूसरे और तीसरे का परिणाम है न्यूटन के नियम।

किसी भी दो परस्पर क्रिया निकायों पर विचार करें जो एक बंद प्रणाली का हिस्सा हैं। इन निकायों के बीच बातचीत की ताकतों को निरूपित किया जाएगा और न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार यदि ये निकाय समय टी के दौरान बातचीत करते हैं, तो बातचीत के बलों के आवेग समान हैं और विपरीत दिशाओं में निर्देशित होते हैं: हम इन निकायों के लिए न्यूटन का दूसरा नियम लागू करते हैं:

समय के शुरुआती समय में शरीर के आवेग कहां और क्या हैं, और अंतःक्रिया के अंत में निकायों के आवेग हैं। इन रिश्तों से:

इस समानता का मतलब है कि दो निकायों की बातचीत के परिणामस्वरूप, उनकी कुल गति नहीं बदली है। एक बंद प्रणाली में शामिल निकायों के सभी प्रकार के युग्मित इंटरैक्शन को ध्यान में रखते हुए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि एक बंद प्रणाली की आंतरिक ताकतें अपने कुल आवेग को नहीं बदल सकती हैं, अर्थात, इस प्रणाली में शामिल सभी निकायों के आवेगों का वेक्टर योग।

यांत्रिक कार्य और शक्ति

गति की ऊर्जा विशेषताओं को अवधारणा के आधार पर पेश किया जाता है यांत्रिक कार्यया कार्य बल।

काम ए द्वारा निरंतर बल द्वारा प्रदर्शन कियाबल वेक्टर्स के बीच कोण α के कोसाइन द्वारा गुणा और बल के विस्थापन के उत्पाद के बराबर एक भौतिक मात्रा कहा जाता है और चल रहा है (अंजीर। 1.1.9):

काम एक अदिश राशि है। यह दोनों सकारात्मक (0 ° ≤ α) हो सकता है< 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в जूल (जे)।

एक जूल 1 एन प्रति बल 1 मीटर की गति से बल की दिशा में किए गए कार्य के बराबर है।

यदि आंदोलन की दिशा पर बल का प्रक्षेपण स्थिर नहीं रहता है, तो काम को छोटे आंदोलनों और गणना के परिणामों के लिए गणना की जानी चाहिए:

एक बल का एक उदाहरण, मापांक जिसका समन्वय पर निर्भर करता है, एक वसंत आज्ञाकारिता का लोचदार बल है हुक का नियम... वसंत को फैलाने के लिए, उस पर एक बाहरी बल लागू किया जाना चाहिए, जिसमें से मापांक वसंत के बढ़ाव के लिए आनुपातिक है (चित्र। 1.1.11)।

एक्स समन्वय पर बाहरी बल के मापांक की निर्भरता ग्राफ पर एक सीधी रेखा (चित्र। 1.1.12) द्वारा चित्रित की गई है।

अंजीर में त्रिकोण के क्षेत्र द्वारा। 1.18.4 वसंत के दाहिने मुक्त छोर पर लागू बाहरी बल द्वारा किए गए कार्य को निर्धारित करना संभव है:

वसंत संपीड़ित होने पर एक ही सूत्र बाहरी बल द्वारा किए गए कार्य को व्यक्त करता है। दोनों ही मामलों में, लोचदार बल का कार्य बाहरी बल के कार्य के बराबर परिमाण में है और साइन में इसके विपरीत है।

यदि कई बलों को शरीर पर लागू किया जाता है, तो सभी बलों का कुल कार्य व्यक्तिगत बलों द्वारा किए गए कार्य के बीजीय राशि के बराबर होता है, और काम के बराबर होता है लागू बलों के परिणाम।

समय की प्रति इकाई प्रदर्शन बल के कार्य को कहा जाता है शक्ति... पावर एन एक भौतिक मात्रा है जो काम के अनुपात के बराबर समय अंतराल टी है जिसके दौरान यह काम पूरा हो गया था।

हमारे रोजमर्रा के अनुभव में, "काम" शब्द बहुत बार होता है। लेकिन किसी को शारीरिक विज्ञान और भौतिकी के विज्ञान के दृष्टिकोण से काम के बीच अंतर करना चाहिए। जब आप पाठ से घर आते हैं, तो आप कहते हैं: "ओह, मैं कितना थक गया हूँ!" यह एक शारीरिक काम है। या, उदाहरण के लिए, लोक कथा "शलजम" में सामूहिक का काम।

चित्र 1. शब्द के रोजमर्रा के अर्थ में काम करें

हम यहां भौतिकी के दृष्टिकोण से काम के बारे में बात करेंगे।

यदि शरीर बल की कार्रवाई के तहत चलता है, तो यांत्रिक कार्य किया जाता है। कार्य को लैटिन अक्षर ए द्वारा निरूपित किया जाता है। काम की एक और अधिक सख्त परिभाषा इस प्रकार है।

बल का कार्य एक भौतिक मात्रा है जो बल की कार्रवाई की दिशा में शरीर द्वारा यात्रा की गई दूरी द्वारा बल के परिमाण के उत्पाद के बराबर है।

अंजीर 2. काम एक भौतिक मात्रा है

जब शरीर पर एक स्थिर बल कार्य करता है, तो सूत्र मान्य होता है।

एसआई इकाइयों में, काम जूल में मापा जाता है।

इसका मतलब है कि अगर, 1 न्यूटन के बल की कार्रवाई के तहत, शरीर 1 मीटर स्थानांतरित हो गया है, तो इस बल ने 1 जूल का काम किया है।

काम की इकाई का नाम अंग्रेजी वैज्ञानिक जेम्स प्रेस्कॉट जूल के नाम पर रखा गया है।

अंजीर 3. जेम्स प्रेस्कॉट जूल (1818 - 1889)

कार्य की गणना करने के सूत्र से, यह निम्नानुसार है कि जब कार्य शून्य हो तो तीन संभावित मामले हैं।

पहला मामला तब होता है जब कोई बल शरीर पर कार्य करता है, लेकिन शरीर हिलता नहीं है। उदाहरण के लिए, एक घर जबरदस्त गुरुत्वाकर्षण के अधीन है। लेकिन वह काम नहीं करती है, क्योंकि घर गतिहीन है।

दूसरा मामला यह है कि जब शरीर जड़ता से चलता है, तो कोई ताकत उस पर कार्रवाई नहीं करती है। उदाहरण के लिए, एक अंतरिक्ष यान अंतर अंतरिक्ष में घूम रहा है।

तीसरा मामला है जब शरीर पर एक बल कार्य करता है, शरीर की गति की दिशा के लंबवत। इस मामले में, हालांकि शरीर चलता है और बल उस पर कार्य करता है, शरीर की कोई गति नहीं होती है बल की दिशा में.

अंजीर 4. तीन मामले जब काम शून्य है

यह भी कहा जाना चाहिए कि बल का कार्य नकारात्मक हो सकता है। अगर शरीर हिलता है तो यही होगा बल की दिशा के खिलाफ... उदाहरण के लिए, जब एक क्रेन एक केबल के साथ जमीन से एक भार उठाता है, तो गुरुत्वाकर्षण का काम नकारात्मक होता है (और केबल के लोचदार बल का काम, ऊपर की तरफ निर्देशित होता है, इसके विपरीत, सकारात्मक है)।

मान लीजिए, निर्माण कार्य करते समय, नींव के गड्ढे को रेत से ढंकना चाहिए। खुदाई करने वाले को ऐसा करने में कई मिनट लगेंगे, और श्रमिक को कई घंटों के लिए फावड़ा के साथ काम करना होगा। लेकिन खुदाई करने वाले और काम करने वाले दोनों ने किया होगा वही काम.

अंजीर 5. एक ही काम को अलग-अलग समय पर किया जा सकता है

भौतिकी में काम करने की गति को चिह्नित करने के लिए, शक्ति नामक एक मात्रा का उपयोग किया जाता है।

शक्ति एक भौतिक मात्रा है जो इसके निष्पादन के समय के कार्य के अनुपात के बराबर है।

शक्ति को एक लैटिन पत्र द्वारा इंगित किया गया है एन.

SI प्रणाली में शक्ति मापने की इकाई वाट है।

एक वाट वह शक्ति है जिस पर एक सेकंड में एक जूल किया जाता है।

पावर यूनिट का नाम अंग्रेजी वैज्ञानिक, स्टीम इंजन के आविष्कारक, जेम्स वाट के नाम पर रखा गया है।

अंजीर 6. जेम्स वाट (1736 - 1819)

आइए शक्ति की गणना के लिए सूत्र के साथ काम की गणना के लिए सूत्र को संयोजित करें।

आइए अब हम याद करते हैं कि शरीर द्वारा पथ के अनुपात का अनुपात एस, आंदोलन के समय तक टी शरीर की गति का प्रतिनिधित्व करता है v.

इस प्रकार, शक्ति बल के संख्यात्मक मूल्य और बल की कार्रवाई की दिशा में शरीर की गति के उत्पाद के बराबर है.

समस्याओं को हल करते समय उपयोग करने के लिए यह सूत्र सुविधाजनक है जिसमें एक ज्ञात गति से चलने वाले शरीर पर एक बल कार्य करता है।

संदर्भ की सूची

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3. इंटरनेट पोर्टल Fizportal.ru ()।
4. इंटरनेट पोर्टल Elkin52.narod.ru ()।

घर का पाठ

1. काम शून्य कब है?
2. बल की कार्रवाई की दिशा में पथ पर काम कैसे किया जाता है? विपरीत दिशा में?
3. 0.4 मीटर चलने पर ईंट पर अभिनय करने वाला घर्षण बल क्या काम करता है? घर्षण बल 5 N है।