Lucrul mecanic este egal. Cum se măsoară activitatea curentului?

Munca mecanica. Unități de lucru.

ÎN viata de zi cu zi Prin conceptul de „muncă” înțelegem totul.

În fizică, conceptul Loc de munca oarecum diferit. Este o mărime fizică definită, ceea ce înseamnă că poate fi măsurată. În fizică se studiază în primul rând munca mecanica .

Să ne uităm la exemple munca mecanica.

Trenul se deplasează sub forța de tracțiune a unei locomotive electrice și se efectuează lucrări mecanice. Când se trage un pistol, forța de presiune a gazelor pulbere funcționează - mută glonțul de-a lungul țevii, iar viteza glonțului crește.

Din aceste exemple reiese clar că lucrul mecanic este efectuat atunci când un corp se mișcă sub influența forței. Lucrul mecanic este efectuat și în cazul în care o forță care acționează asupra unui corp (de exemplu, forța de frecare) reduce viteza de mișcare a acestuia.

Dorind să mutăm dulapul, apăsăm puternic pe el, dar dacă nu se mișcă, atunci nu efectuăm lucrări mecanice. Ne putem imagina un caz în care un corp se mișcă fără participarea forțelor (prin inerție); în acest caz, nici un lucru mecanic nu este efectuat.

Asa de, munca mecanica se face numai atunci cand asupra unui corp actioneaza o forta si acesta se misca .

Nu este greu de înțeles că, cu cât forța acționează mai mare asupra corpului și cu cât este mai lungă calea pe care corpul o parcurge sub influența acestei forțe, cu atât munca depusă este mai mare.

Lucrul mecanic este direct proportional cu forta aplicata si direct proportional cu distanta parcursa .

Prin urmare, am convenit să măsurăm lucrul mecanic prin produsul forței și calea parcursă de-a lungul acestei direcții a acestei forțe:

munca = forta × cale

Unde A- Loc de munca, F- puterea si s- distanta parcursa.

O unitate de lucru este considerată munca efectuată de o forță de 1 N pe o cale de 1 m.

unitate de lucru - joule (J ) numit după savantul englez Joule. Prin urmare,

1 J = 1 N m.

De asemenea, folosit kilojulii (kJ) .

1 kJ = 1000 J.

Formulă A = Fs aplicabil atunci când forța F constantă și coincide cu direcția de mișcare a corpului.

Dacă direcția forței coincide cu direcția de mișcare a corpului, atunci această forță efectuează o activitate pozitivă.

Dacă corpul se mișcă în direcția opusă direcției forței aplicate, de exemplu, forța de frecare de alunecare, atunci această forță face un lucru negativ.

Dacă direcția forței care acționează asupra corpului este perpendiculară pe direcția mișcării, atunci această forță nu lucrează, munca este zero:

În viitor, vorbind despre munca mecanică, o vom numi pe scurt într-un singur cuvânt - muncă.

Exemplu. Calculați munca efectuată la ridicarea unei plăci de granit cu volumul de 0,5 m3 la o înălțime de 20 m. Densitatea granitului este de 2500 kg/m3.

Dat:

ρ = 2500 kg/m 3

Soluţie:

unde F este forța care trebuie aplicată pentru a ridica uniform placa. Această forță este egală ca modul cu forța Fstrand care acționează asupra plăcii, adică F = Fstrand. Iar forța gravitațională poate fi determinată de masa plăcii: Fgreutate = gm. Să calculăm masa plăcii, cunoscând volumul acesteia și densitatea granitului: m = ρV; s = h, adică traseul este egal cu înălțimea de ridicare.

Deci, m = 2500 kg/m3 · 0,5 m3 = 1250 kg.

F = 9,8 N/kg · 1250 kg ≈ 12.250 N.

A = 12.250 N · 20 m = 245.000 J = 245 kJ.

Răspuns: A = 245 kJ.

Pârghii.Putere.Energie

Pentru a efectua aceeași muncă, necesită motoare diferite timp diferit. De exemplu, o macara de la un șantier ridică sute de cărămizi la ultimul etaj al unei clădiri în câteva minute. Dacă aceste cărămizi ar fi mutate de un muncitor, i-ar lua câteva ore să facă acest lucru. Alt exemplu. Un cal poate ară un hectar de pământ în 10-12 ore, în timp ce un tractor cu plug cu mai multe cote ( prag- parte din plug care taie stratul de pământ de dedesubt și îl transferă în groapă; plug multiplu - multe pluguri), această lucrare va fi finalizată în 40-50 de minute.

Este clar că o macara face aceeași muncă mai repede decât un muncitor, iar un tractor face aceeași muncă mai repede decât un cal. Viteza de lucru este caracterizată de o cantitate specială numită putere.

Puterea este egală cu raportul dintre muncă și timpul în care a fost efectuată.

Pentru a calcula puterea, trebuie să împărțiți munca la timpul în care a fost efectuată această muncă. putere = munca/timp.

Unde N- putere, A- Loc de munca, t- timpul de lucru finalizat.

Puterea este o cantitate constantă atunci când aceeași muncă este efectuată în fiecare secundă; în alte cazuri, raportul La determină puterea medie:

N medie = La . Unitatea de putere este considerată puterea la care J de lucru este realizat în 1 s.

Această unitate se numește watt ( W) în onoarea unui alt om de știință englez, Watt.

1 watt = 1 joule/1 secundă, sau 1 W = 1 J/s.

Watt (joule pe secundă) - W (1 J/s).

Unitățile mai mari de putere sunt utilizate pe scară largă în tehnologie - kilowatt (kW), megawatt (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

Exemplu. Aflați puterea debitului de apă care curge prin baraj dacă înălțimea căderii de apă este de 25 m și debitul său este de 120 m3 pe minut.

Dat:

ρ = 1000 kg/m3

Soluţie:

Masa apei care cade: m = ρV,

m = 1000 kg/m3 120 m3 = 120.000 kg (12 104 kg).

Gravitația care acționează asupra apei:

F = 9,8 m/s2 120.000 kg ≈ 1.200.000 N (12 105 N)

Lucru efectuat prin debit pe minut:

A - 1.200.000 N · 25 m = 30.000.000 J (3 · 107 J).

Puterea debitului: N = A/t,

N = 30.000.000 J / 60 s = 500.000 W = 0,5 MW.

Răspuns: N = 0,5 MW.

Diverse motoare au puteri care variază de la sutimi și zecimi de kilowatt (motor al unui aparat de ras electric, mașină de cusut) până la sute de mii de kilowați (turbine cu apă și abur).

Tabelul 5.

Puterea unor motoare, kW.

Fiecare motor are o placă (pașaport motor), care indică unele informații despre motor, inclusiv puterea acestuia.

Puterea umană la conditii normale lucru este în medie 70-80 W. Când sare sau alergă pe scări, o persoană poate dezvolta o putere de până la 730 W și, în unele cazuri, chiar mai mult.

Din formula N = A/t rezultă că

Pentru a calcula munca, este necesar să înmulțiți puterea cu timpul în care a fost efectuată această muncă.

Exemplu. Motorul ventilatorului camerei are o putere de 35 de wați. Cât de mult lucrează în 10 minute?

Să notăm condițiile problemei și să o rezolvăm.

Dat:

Soluţie:

A = 35 W * 600s = 21.000 W * s = 21.000 J = 21 kJ.

Răspuns A= 21 kJ.

Mecanisme simple.

Din cele mai vechi timpuri, omul a folosit diverse dispozitive pentru a efectua lucrări mecanice.

Toată lumea știe că un obiect greu (o piatră, un dulap, o mașină unealtă), care nu poate fi deplasat cu mâna, poate fi mutat cu ajutorul unui baston suficient de lung - o pârghie.

În prezent se crede că cu ajutorul pârghiilor în urmă cu trei mii de ani în timpul construcției piramidelor în Egiptul antic a mutat și a ridicat lespezi grele de piatră la înălțimi mari.

În multe cazuri, în loc să ridice o sarcină grea la o anumită înălțime, aceasta poate fi rulată sau trasă la aceeași înălțime de-a lungul unui plan înclinat sau ridicată cu ajutorul blocurilor.

Dispozitivele folosite pentru a converti forța sunt numite mecanisme .

Mecanismele simple includ: pârghii și varietățile sale - bloc, poartă; planul înclinat și soiurile sale - pană, șurub. În cele mai multe cazuri, mecanisme simple sunt folosite pentru a câștiga forță, adică pentru a crește forța care acționează asupra corpului de mai multe ori.

Mecanisme simple se găsesc atât în ​​gospodărie, cât și în toate mașinile industriale și industriale complexe care taie, răsucesc și ștampilă foi mari de oțel sau trag cele mai fine fire din care sunt apoi realizate țesăturile. Aceleași mecanisme pot fi găsite în mașinile automate complexe moderne, mașinile de tipărit și numărat.

Maneta. Echilibrul forțelor pe pârghie.

Să luăm în considerare cel mai simplu și mai comun mecanism - pârghia.

O pârghie este un corp rigid care se poate roti în jurul unui suport fix.

Imaginile arată cum un muncitor folosește o rangă ca pârghie pentru a ridica o încărcătură. În primul caz, muncitorul cu forță F apasă capătul rangei B, în al doilea - ridică capătul B.

Muncitorul trebuie să depășească greutatea încărcăturii P- forta indreptata vertical in jos. Pentru a face acest lucru, el întoarce ranga în jurul unei axe care trece prin singura nemişcat punctul de rupere este punctul de sprijin al acestuia DESPRE. Forta F cu care lucrătorul acționează asupra pârghiei este mai puțină forță P, astfel lucrătorul primește câștigă în forță. Folosind o pârghie, puteți ridica o sarcină atât de mare încât să nu o puteți ridica singur.

Figura prezintă o pârghie a cărei axă de rotație este DESPRE(fulcrul) este situat între punctele de aplicare a forțelor AȘi ÎN. O altă imagine arată o diagramă a acestei pârghii. Ambele forțe F 1 și F 2 care acționează asupra pârghiei sunt direcționate într-o singură direcție.

Cea mai scurtă distanță dintre punct de sprijin și linia dreaptă de-a lungul căreia forța acționează asupra pârghiei se numește braț de forță.

Pentru a găsi brațul forței, trebuie să coborâți perpendiculara de la punctul de sprijin la linia de acțiune a forței.

Lungimea acestei perpendiculare va fi brațul acestei forțe. Figura arată că OA- puterea umerilor F 1; OB- puterea umerilor F 2. Forțele care acționează asupra pârghiei o pot roti în jurul axei sale în două direcții: în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic. Da, putere F 1 rotește pârghia în sensul acelor de ceasornic și forța F 2 îl rotește în sens invers acelor de ceasornic.

Condiția în care pârghia se află în echilibru sub influența forțelor aplicate acesteia poate fi stabilită experimental. Trebuie amintit că rezultatul acțiunii unei forțe depinde nu numai de ea valoare numerică(modul), dar și asupra punctului în care se aplică pe corp, sau cum este îndreptat.

Diferite greutăți sunt suspendate de pârghie (vezi figura) pe ambele părți ale punctului de sprijin, astfel încât de fiecare dată pârghia să rămână în echilibru. Forțele care acționează asupra pârghiei sunt egale cu greutățile acestor sarcini. Pentru fiecare caz, se măsoară modulele de forță și umerii acestora. Din experiența prezentată în Figura 154, este clar că forța 2 N echilibrează forța 4 N. În acest caz, după cum se poate observa din figură, umărul cu forță mai mică este de 2 ori mai mare decât umărul cu putere mai mare.

Pe baza unor astfel de experimente s-a stabilit condiția (regula) echilibrului pârghiei.

O pârghie este în echilibru atunci când forțele care acționează asupra ei sunt invers proporționale cu brațele acestor forțe.

Această regulă poate fi scrisă sub formă de formulă:

F 1/F 2 = l 2/ l 1 ,

Unde F 1Și F 2 - forte care actioneaza asupra manetei, l 1Și l 2 , - umerii acestor forţe (vezi figura).

Regula echilibrului pârghiei a fost stabilită de Arhimede în jurul anilor 287 - 212. î.Hr e. (dar în ultimul paragraf se spunea că pârghiile erau folosite de egipteni? Sau aici rol important joacă cu cuvântul „instalat”?)

Din această regulă rezultă că o forță mai mică poate fi folosită pentru a echilibra o forță mai mare folosind o pârghie. Lăsați un braț al pârghiei să fie de 3 ori mai mare decât celălalt (vezi figura). Apoi, aplicând o forță de, de exemplu, 400 N în punctul B, puteți ridica o piatră cu o greutate de 1200 N. Pentru a ridica o sarcină și mai grea, trebuie să măriți lungimea brațului de pârghie asupra căruia lucrătorul acționează.

Exemplu. Cu ajutorul unei pârghii, un muncitor ridică o placă cu o greutate de 240 kg (vezi Fig. 149). Ce forță aplică brațului de pârghie mai mare de 2,4 m dacă brațul mai mic are 0,6 m?

Să notăm condițiile problemei și să o rezolvăm.

Dat:

Soluţie:

Conform regulii echilibrului pârghiei, F1/F2 = l2/l1, de unde F1 = F2 l2/l1, unde F2 = P este greutatea pietrei. Greutatea pietrei asd = gm, F = 9,8 N 240 kg ≈ 2400 N

Apoi, F1 = 2400 N · 0,6/2,4 = 600 N.

Răspuns: F1 = 600 N.

În exemplul nostru, muncitorul învinge o forță de 2400 N, aplicând pârghiei o forță de 600 N. Dar în acest caz, brațul asupra căruia acționează muncitorul este de 4 ori mai lung decât cel asupra căruia acționează greutatea pietrei. ( l 1 : l 2 = 2,4 m: 0,6 m = 4).

Prin aplicarea regulii pârghiei, o forță mai mică poate echilibra o forță mai mare. În acest caz, umărul cu putere mai mică ar trebui să fie mai lung decât umărul putere mai mare.

Moment de putere.

Știți deja regula echilibrului pârghiei:

F 1 / F 2 = l 2 / l 1 ,

Folosind proprietatea proporției (produsul membrilor săi extremi este egal cu produsul membrilor săi din mijloc), îl scriem sub această formă:

F 1l 1 = F 2 l 2 .

În partea stângă a egalității se află produsul forței F 1 pe umărul ei l 1, iar în dreapta - produsul forței F 2 pe umărul ei l 2 .

Se numește produsul dintre modulul forței care rotește corpul și umărul acestuia moment de forta; este desemnat prin litera M. Aceasta înseamnă

O pârghie este în echilibru sub acțiunea a două forțe dacă momentul forței care o rotește în sensul acelor de ceasornic este egal cu momentul forței care o rotește în sens invers acelor de ceasornic.

Această regulă se numește regula momentelor , poate fi scris sub formă de formulă:

M1 = M2

Într-adevăr, în experimentul pe care l-am avut în vedere (§ 56), forțele care acționau au fost egale cu 2 N și 4 N, umerii lor s-au ridicat la 4 și respectiv 2 presiuni ale pârghiei, adică momentele acestor forțe sunt aceleași atunci când pârghia este în echilibru. .

Momentul forței, ca orice mărime fizică, poate fi măsurat. Unitatea de măsură a forței este considerată un moment de forță de 1 N, al cărui braț este exact 1 m.

Această unitate este numită newtonmetru (N m).

Momentul forței caracterizează acțiunea unei forțe și arată că acesta depinde simultan atât de modulul forței, cât și de pârghia acesteia. Într-adevăr, știm deja, de exemplu, că acțiunea unei forțe asupra unei uși depinde atât de mărimea forței, cât și de locul în care se aplică forța. Cu cât este mai ușor să rotești ușa, cu atât se aplică forța care acționează asupra ei mai departe de axa de rotație. Este mai bine să deșurubați piulița cu o cheie lungă decât cu una scurtă. Cu cât este mai ușor să ridici o găleată din fântână, cu atât mânerul porții este mai lung etc.

Pârghii în tehnologie, viața de zi cu zi și natură.

Regula efectului de pârghie (sau regula momentelor) stă la baza acțiunii diferitelor tipuri de instrumente și dispozitive utilizate în tehnologie și viața de zi cu zi, unde este necesar un câștig în forță sau deplasare.

Avem un câștig în forță atunci când lucrăm cu foarfecele. Foarfece - aceasta este o pârghie(fig), a cărui axă de rotație are loc printr-un șurub care leagă ambele jumătăți ale foarfecelor. Forța de acțiune F 1 este forța musculară a mâinii persoanei care ține foarfeca. Contraforța F 2 este forța de rezistență a materialului tăiat cu foarfecele. În funcție de scopul foarfecelor, designul acestora variază. Foarfecele de birou, concepute pentru tăierea hârtiei, au lame lungi și mânere care au aproape aceeași lungime. Tăierea hârtiei nu necesită multă forță, iar o lamă lungă facilitează tăierea în linie dreaptă. Foarfecele pentru tăierea tablei (Fig.) au mânere mult mai lungi decât lamele, deoarece forța de rezistență a metalului este mare și pentru a o echilibra, brațul forței de acționare trebuie crescut semnificativ. Mai mult mai multa diferenta intre lungimea manerelor si distanta piesei de taiere si axa de rotatie in tăietori de sârmă(Fig.), conceput pentru tăierea sârmei.

Pârghii tipuri variate disponibil pe multe mașini. Mânerul unei mașini de cusut, pedalele sau frâna de mână a unei biciclete, pedalele unei mașini și ale unui tractor și clapele unui pian sunt toate exemple de pârghii utilizate în aceste mașini și unelte.

Exemple de utilizare a pârghiilor sunt mânerele menghinelor și bancurilor de lucru, pârghia unei mașini de găurit etc.

Acțiunea cântarilor pârghiei se bazează pe principiul pârghiei (Fig.). Scalele de antrenament prezentate în Figura 48 (p. 42) acţionează ca pârghie cu brațe egale . ÎN scale zecimale Umărul de care este suspendată cupa cu greutăți este de 10 ori mai lung decât umărul care poartă sarcina. Acest lucru face mult mai ușoară cântărirea sarcinilor mari. Când cântăriți o încărcătură pe o cântar zecimal, ar trebui să înmulțiți masa greutăților cu 10.

Dispozitivul cântarelor pentru cântărirea vagoanelor de marfă ale mașinilor se bazează și pe regula efectului de pârghie.

Pârghiile se găsesc și în diferite părți ale corpului animalelor și oamenilor. Acestea sunt, de exemplu, brațele, picioarele, fălcile. Multe pârghii pot fi găsite în corpul insectelor (prin citirea unei cărți despre insecte și structura corpului lor), păsări și în structura plantelor.

Aplicarea legii echilibrului a unei pârghii la un bloc.

bloc Este o roată cu canelură, montată într-un suport. O frânghie, un cablu sau un lanț este trecut prin canelura blocului.

Bloc fix Acesta se numește un bloc a cărui axă este fixă ​​și nu se ridică sau coboară la ridicarea sarcinilor (Fig.).

Un bloc fix poate fi considerat ca o pârghie cu brațe egale, în care brațele forțelor sunt egale cu raza roții (Fig): OA = OB = r. Un astfel de bloc nu oferă un câștig în forță. ( F 1 = F 2), dar vă permite să schimbați direcția forței. Bloc mobil - acesta este un bloc. a cărui axă urcă și coboară odată cu sarcina (Fig.). Figura arată pârghia corespunzătoare: DESPRE- punctul de sprijin al manetei, OA- puterea umerilor RȘi OB- puterea umerilor F. De la umăr OB de 2 ori umărul OA, apoi puterea F de 2 ori mai puțină forță R:

F = P/2 .

Prin urmare, blocul mobil oferă o creștere de 2 ori a rezistenței .

Acest lucru poate fi demonstrat folosind conceptul de moment al forței. Când blocul este în echilibru, momentele forțelor FȘi R egale între ele. Dar umărul puterii F de 2 ori pârghia Rși, prin urmare, puterea însăși F de 2 ori mai puțină forță R.

De obicei, în practică se folosește o combinație între un bloc fix și unul mobil (Fig.). Blocul fix este folosit doar pentru confort. Nu dă un câștig în forță, dar schimbă direcția forței. De exemplu, vă permite să ridicați o încărcătură în timp ce stați pe pământ. Acest lucru este util pentru mulți oameni sau lucrători. Cu toate acestea, oferă un câștig în forță de 2 ori mai mare decât de obicei!

Egalitatea muncii atunci când se utilizează mecanisme simple. „Regula de aur” a mecanicii.

Mecanismele simple pe care le-am luat în considerare sunt folosite la efectuarea lucrărilor în cazurile în care este necesară echilibrarea unei alte forțe prin acțiunea unei forțe.

Desigur, se pune întrebarea: în timp ce oferă un câștig în forță sau cale, mecanismele simple nu oferă un câștig în muncă? Răspunsul la această întrebare poate fi obținut din experiență.

Prin echilibrarea a două forțe de mărime diferită pe o pârghie F 1 și F 2 (fig.), puneți maneta în mișcare. Rezultă că, în același timp, punctul de aplicare a forței mai mici F 2 merge mai departe s 2 și punctul de aplicare al forței mai mari F 1 - cale mai scurtă s 1. Măsurând aceste căi și module de forță, constatăm că traseele parcurse de punctele de aplicare a forțelor pe pârghie sunt invers proporționale cu forțele:

s 1 / s 2 = F 2 / F 1.

Astfel, acționând asupra brațului lung al pârghiei, câștigăm în forță, dar în același timp pierdem cu aceeași cantitate pe parcurs.

Produsul forței F pe drum s există de lucru. Experimentele noastre arată că munca efectuată de forțele aplicate pârghiei este egală între ele:

F 1 s 1 = F 2 s 2, adică A 1 = A 2.

Asa de, Când utilizați pârghia, nu veți putea câștiga la serviciu.

Folosind pârghia, putem câștiga fie putere, fie distanță. Aplicând forță brațului scurt al pârghiei, câștigăm în distanță, dar pierdem cu aceeași putere.

Există o legendă conform căreia Arhimede, încântat de descoperirea regulii pârghiei, a exclamat: „Dă-mi un punct de sprijin și voi întoarce Pământul!”

Desigur, Arhimede nu putea face față unei astfel de sarcini chiar dacă i s-ar fi dat un punct de sprijin (care ar fi trebuit să fie în afara Pământului) și o pârghie de lungimea necesară.

Pentru a ridica pământul cu doar 1 cm, brațul lung al pârghiei ar trebui să descrie un arc de lungime enormă. Ar dura milioane de ani pentru a deplasa capătul lung al pârghiei pe această cale, de exemplu, cu o viteză de 1 m/s!

Un bloc staționar nu aduce niciun câștig în muncă, care este ușor de verificat experimental (vezi figura). moduri, puncte acceptabile aplicarea de forte FȘi F, sunt aceleași, forțele sunt aceleași, ceea ce înseamnă că munca este aceeași.

Puteți măsura și compara munca efectuată cu ajutorul unui bloc în mișcare. Pentru a ridica o sarcină la o înălțime h cu ajutorul unui bloc mobil, este necesar să mutați capătul cablului de care este atașat dinamometrul, după cum arată experiența (Fig.), la o înălțime de 2h.

Prin urmare, obținând un câștig de 2 ori în forță, ei pierd de 2 ori pe drum, prin urmare, blocul mobil nu oferă un câștig în muncă.

Practica veche de secole a arătat că Niciunul dintre mecanisme nu oferă un câștig în performanță. Se aplică la fel diverse mecanisme pentru a câștiga în forță sau pe parcurs, în funcție de condițiile de muncă.

Oamenii de știință antici cunoșteau deja o regulă aplicabilă tuturor mecanismelor: indiferent de câte ori câștigăm în forță, tot de câte ori pierdem la distanță. Această regulă a fost numită „regula de aur” a mecanicii.

Eficiența mecanismului.

Când am luat în considerare designul și acțiunea pârghiei, nu am ținut cont de frecare, precum și de greutatea pârghiei. în aceste conditii ideale munca efectuată de forța aplicată (vom numi această muncă deplin), este egal cu util lucrați la ridicarea sarcinilor sau depășirea oricărei rezistențe.

În practică, munca totală efectuată cu ajutorul unui mecanism este întotdeauna puțin mai mare muncă utilă.

O parte din lucru este efectuată împotriva forței de frecare din mecanism și prin mișcarea părților sale individuale. Deci, atunci când utilizați un bloc mobil, trebuie să lucrați suplimentar pentru a ridica blocul în sine, frânghia și determinați forța de frecare în axa blocului.

Indiferent de mecanismul pe care îl luăm, munca utilă realizată cu ajutorul său constituie întotdeauna doar o parte din munca totală. Aceasta înseamnă că, notând munca utilă cu litera Ap, munca totală (cheltuită) cu litera Az, putem scrie:

Sus< Аз или Ап / Аз < 1.

Raportul dintre munca utilă și munca totală se numește coeficient acțiune utilă mecanism.

Factorul de eficiență este abreviat ca eficiență.

Eficiență = Ap / Az.

Eficiența este de obicei exprimată ca procent și este notă cu litera greacă η, citită ca „eta”:

η = Ap / Az · 100%.

Exemplu: O sarcină de 100 kg este suspendată de brațul scurt al unei pârghii. Pentru a-l ridica, pe brațul lung i se aplică o forță de 250 N. Sarcina este ridicată la o înălțime de h1 = 0,08 m, în timp ce punctul de aplicare a forței motrice scade la o înălțime de h2 = 0,4 m. Aflați eficienta manetei.

Să notăm condițiile problemei și să o rezolvăm.

Dat :

Soluţie :

η = Ap / Az · 100%.

Munca totală (cheltuită) Az = Fh2.

Lucru util Ap = Рh1

P = 9,8 100 kg ≈ 1000 N.

Ap = 1000 N · 0,08 = 80 J.

Az = 250 N · 0,4 m = 100 J.

η = 80 J/100 J 100% = 80%.

Răspuns : η = 80%.

Dar " regula de aur„se desfășoară și în acest caz. O parte din munca utilă - 20% din aceasta - este cheltuită pentru depășirea frecării în axa pârghiei și a rezistenței aerului, precum și pentru mișcarea pârghiei în sine.

Eficiența oricărui mecanism este întotdeauna mai mică de 100%. Atunci când proiectează mecanisme, oamenii se străduiesc să-și sporească eficiența. Pentru a realiza acest lucru, frecarea în axele mecanismelor și greutatea acestora sunt reduse.

Energie.

În uzine și fabrici, mașinile și mașinile sunt antrenate de motoare electrice, care consumă energie electrica(de aici și numele).

Un arc comprimat (Fig.), atunci când este îndreptat, funcționează, ridică o sarcină la o înălțime sau face să se miște un cărucior. O sarcină staționară ridicată deasupra solului nu funcționează, dar dacă această sarcină cade, poate face lucru (de exemplu, poate arunca o grămadă în pământ). Fiecare corp în mișcare are capacitatea de a lucra. Astfel, o bilă de oțel A (fig) care se rostogolește în jos dintr-un plan înclinat, lovind un bloc de lemn B, o deplasează la o anumită distanță. În același timp, se lucrează. Dacă un corp sau mai multe corpuri care interacționează (un sistem de corpuri) pot lucra, se spune că au energie. Energie - o cantitate fizică care arată cât de multă muncă poate face un corp (sau mai multe corpuri). Energia este exprimată în sistemul SI în aceleași unități ca și munca, adică în jouli. Cu cât un corp poate face mai multă muncă, cu atât are mai multă energie. Când se lucrează, energia corpului se schimbă. Munca efectuată este egală cu schimbarea energiei. Energia potențială și cinetică. Potenţial (din lat. potenta - posibilitate) energia este energia care este determinată de poziția relativă a corpurilor și părților aceluiași corp care interacționează. Energia potențială, de exemplu, este deținută de un corp ridicat față de suprafața Pământului, deoarece energia depinde de poziția relativă a acestuia și a Pământului. și atracția lor reciprocă. Dacă considerăm că energia potențială a unui corp situat pe Pământ este zero, atunci energia potențială a unui corp ridicat la o anumită înălțime va fi determinată de munca gravitațională atunci când corpul cade pe Pământ. Să notăm energia potențială a corpului E n, pentru că E = A, iar munca, după cum știm, este egală cu produsul dintre forță și cale, atunci A = Fh, Unde F- gravitatie. Aceasta înseamnă că energia potențială En este egală cu: E = Fh, sau E = gmh, Unde g- accelerarea gravitației, m- masa corpului, h- inaltimea la care este ridicat corpul. Apa din râurile ținute de baraje are o energie potențială enormă. Căzând, apa funcționează, acționând turbine puternice ale centralelor electrice. Energia potențială a unui ciocan de copra (Fig.) este utilizată în construcții pentru a efectua lucrările de batare a piloților. La deschiderea unei uși cu arc, se lucrează la întinderea (sau comprimarea) arcului. Datorita energiei dobandite, arcul, contractand (sau indreptand), functioneaza, inchizand usa. Energia arcurilor comprimate și nerăsucite este folosită, de exemplu, în ceasuri, diverse jucării cu vânt etc. Orice corp elastic deformat are energie potențială. Energia potențială a gazului comprimat este utilizată în exploatarea motoarelor termice, în ciocanele pneumatice, care sunt utilizate pe scară largă în industria minieră, în construcția drumurilor, excavarea solului dur etc. Energia pe care o posedă un corp ca urmare a mișcării sale se numește cinetică (din greacă. cinematograf - mişcare) energie. Energia cinetică a unui corp este indicată prin literă E La. Apa în mișcare, acționând turbinele centralelor hidroelectrice, își consumă energia cinetică și funcționează. Aerul în mișcare, vântul, are și energie cinetică. De ce depinde energia cinetică? Să trecem la experiență (vezi figura). Dacă aruncați mingea A de la diferite înălțimi, veți observa că, cu cât este mai mare înălțimea de la care se rostogolește mingea, cu atât este mai mare viteza acesteia și cu atât mai mult deplasează blocul, adică lucrează mai mult. Aceasta înseamnă că energia cinetică a unui corp depinde de viteza acestuia. Datorită vitezei sale, un glonț zburător are energie cinetică mare. Energia cinetică a unui corp depinde și de masa acestuia. Să ne facem din nou experimentul, dar vom rostogoli o altă minge de masă mai mare din planul înclinat. Bara B se va deplasa mai departe, adică se va lucra mai mult. Aceasta înseamnă că energia cinetică a celei de-a doua bile este mai mare decât a primei. Cu cât este mai mare masa unui corp și viteza cu care se mișcă, cu atât este mai mare energia cinetică. Pentru a determina energia cinetică a unui corp, se utilizează formula: Ek = mv^2 /2, Unde m- masa corpului, v- viteza de deplasare a corpului. Energia cinetică a corpurilor este folosită în tehnologie. Apa reținută de baraj are, după cum sa menționat deja, o mare energie potențială. Când apa cade dintr-un baraj, se mișcă și are aceeași energie cinetică mare. Acționează o turbină conectată la un generator curent electric. Datorită energiei cinetice a apei se generează energie electrică. Energia apei în mișcare are mare importanțăîn economia naţională. Această energie este folosită folosind centrale hidroelectrice puternice. Energia apei în cădere este o sursă de energie prietenoasă cu mediul, spre deosebire de energia combustibilului. Toate corpurile din natură, în raport cu valoarea convențională zero, au fie energie potențială, fie energie cinetică și uneori ambele împreună. De exemplu, un avion zburător are atât energie cinetică, cât și energie potențială în raport cu Pământul. Ne-am familiarizat cu două tipuri de energie mecanică. Alte tipuri de energie (electrică, internă etc.) vor fi discutate în alte secțiuni ale cursului de fizică. Conversia unui tip de energie mecanică în altul. Fenomenul de transformare a unui tip de energie mecanică în altul este foarte convenabil de observat pe dispozitivul prezentat în figură. Prin înfășurarea firului pe axă, discul dispozitivului este ridicat. Un disc ridicat în sus are o anumită energie potențială. Dacă îi dai drumul, se va învârti și începe să cadă. Pe măsură ce cade, energia potențială a discului scade, dar în același timp și energia cinetică crește. La sfârșitul căderii, discul are o astfel de rezervă de energie cinetică încât se poate ridica din nou aproape la înălțimea anterioară. (O parte din energie este cheltuită lucrând împotriva forței de frecare, astfel încât discul nu atinge înălțimea inițială.) După ce s-a ridicat, discul cade din nou și apoi se ridică din nou. În acest experiment, când discul se mișcă în jos, energia sa potențială se transformă în energie cinetică, iar când se mișcă în sus, energia cinetică se transformă în energie potențială. Transformarea energiei de la un tip la altul are loc și atunci când două corpuri elastice se ciocnesc, de exemplu, o minge de cauciuc pe podea sau o minge de oțel pe o placă de oțel. Dacă ridici o bilă de oțel (orez) deasupra unei plăci de oțel și o eliberezi din mâini, aceasta va cădea. Pe măsură ce mingea cade, energia ei potențială scade, iar energia cinetică crește, pe măsură ce viteza mingii crește. Când mingea lovește placa, atât mingea, cât și placa vor fi comprimate. Energia cinetică pe care o avea mingea se va transforma în energie potențială a plăcii comprimate și a bilei comprimate. Apoi, datorită acțiunii forțelor elastice, placa și bila își vor lua forma inițială. Mingea va sari de pe placă, iar energia lor potențială se va transforma din nou în energia cinetică a mingii: mingea va sări în sus cu o viteză aproape egală cu viteza pe care o avea în momentul în care a lovit placa. Pe măsură ce mingea se ridică în sus, viteza bilei și, prin urmare, energia ei cinetică, scade, în timp ce energia potențială crește. După ce a sărit de pe farfurie, mingea se ridică aproape la aceeași înălțime de la care a început să cadă. În punctul de vârf al ascensiunii, toată energia sa cinetică se va transforma din nou în potențial. Fenomenele naturale sunt de obicei însoțite de transformarea unui tip de energie în altul. Energia poate fi transferată de la un corp la altul. De exemplu, atunci când tirul cu arcul, energia potențială a unei corzi trase este convertită în energia cinetică a unei săgeți zburătoare.

Aproape toată lumea, fără ezitare, va răspunde: în al doilea. Și vor greși. Opusul este adevărat. În fizică, este descrisă munca mecanică cu urmatoarele definitii: Lucrul mecanic este efectuat atunci când o forță acționează asupra unui corp și acesta se mișcă. Lucrul mecanic este direct proporțional cu forța aplicată și cu distanța parcursă.

Formula de lucru mecanic

Lucrul mecanic este determinat de formula:

unde A este munca, F este forta, s este distanta parcursa.

POTENŢIAL(funcție potențială), un concept care caracterizează o clasă largă de câmpuri fizice de forță (electrice, gravitaționale etc.) și câmpuri în general mărimi fizice, reprezentată prin vectori (câmpul vitezei fluidului etc.). În cazul general, potențialul de câmp vectorial a( X,y,z) este o astfel de funcție scalară u(X,y,z) că a=grad

35. Conductoare într-un câmp electric. Capacitate electrică.Conductoare într-un câmp electric. Conductorii sunt substanțe caracterizate prin prezența în ei a unui număr mare de purtători de sarcină liberi care se pot deplasa sub influența unui câmp electric. Conductorii includ metale, electroliți și cărbune. În metale, purtătorii de sarcini libere sunt electronii învelișurilor exterioare ale atomilor, care, atunci când atomii interacționează, pierd complet conexiunile cu atomii „lor” și devin proprietatea întregului conductor în ansamblu. Electronii liberi participă la mișcarea termică precum moleculele de gaz și se pot mișca prin metal în orice direcție. Capacitate electrică- caracteristica unui conductor, o măsură a capacității acestuia de a acumula sarcină electrică. În teoria circuitelor electrice, capacitatea este capacitatea reciprocă dintre doi conductori; parametru al unui element capacitiv al unui circuit electric, prezentat sub forma unei rețele cu două terminale. O astfel de capacitate este definită ca raportul dintre mărimea sarcinii electrice și diferența de potențial dintre acești conductori

36. Capacitatea unui condensator cu plăci paralele.

Capacitatea unui condensator cu plăci paralele.

Acea. Capacitatea unui condensator plat depinde numai de dimensiunea, forma și constanta dielectrică a acestuia. Pentru a crea un condensator de mare capacitate, este necesar să creșteți suprafața plăcilor și să reduceți grosimea stratului dielectric.

37. Interacțiunea magnetică a curenților în vid. legea lui Ampere.legea lui Ampere. În 1820, Ampère (om de știință francez (1775-1836)) a stabilit experimental o lege prin care se poate calcula forță care acționează asupra unui element conductor de lungime purtând curent.

unde este vectorul inducției magnetice, este vectorul elementului de lungime a conductorului tras în direcția curentului.

Modulul de forță , unde este unghiul dintre direcția curentului în conductor și direcția inducției câmpului magnetic. Pentru un conductor drept de lungime care transportă curent într-un câmp uniform

Direcția forței care acționează poate fi determinată folosind reguli de mâna stângă:

Dacă palma mâinii stângi este poziționată astfel încât componenta normală (față de curent). camp magnetic a intrat în palmă, iar cele patru degete întinse sunt îndreptate de-a lungul curentului, apoi degetul mare va indica direcția în care acționează forța Ampere.

38. Intensitatea câmpului magnetic. Legea Biot-Savart-LaplaceIntensitatea câmpului magnetic(desemnare standard N ) - vector cantitate fizica, egală cu diferența vectorului inducție magnetică B Și vector de magnetizare J .

ÎN Sistemul internațional de unități (SI): Unde- constantă magnetică.

Legea BSL. Legea care determină câmpul magnetic al unui element de curent individual

39. Aplicatii ale legii Bio-Savart-Laplace. Pentru câmpul de curent continuu

Pentru o întoarcere circulară.

Și pentru solenoid

40. Inducerea câmpului magnetic Un câmp magnetic este caracterizat de o mărime vectorială, care se numește inducție a câmpului magnetic (o mărime vectorială care este o forță caracteristică câmpului magnetic într-un punct dat din spațiu). MI. (B) aceasta nu este o forță care acționează asupra conductorilor, este o mărime care se găsește prin această forță folosind următoarea formulă: B=F / (I*l) (Verbal: Modul vectorial MI. (B) este egal cu raportul dintre modulul de forță F, cu care acționează câmpul magnetic asupra unui conductor purtător de curent situat perpendicular pe liniile magnetice, cu puterea curentului în conductorul I și lungimea conductorului l. Inducția magnetică depinde doar de câmpul magnetic. În acest sens, inducția poate fi considerată o caracteristică cantitativă a unui câmp magnetic. Ea determină cu ce forță (forța Lorentz) acționează câmpul magnetic asupra unei sarcini care se mișcă cu viteză. MI se măsoară în tesla (1 Tesla). În acest caz, 1 T=1 N/(A*m). MI are o direcție. Grafic poate fi schițat sub formă de linii. Într-un câmp magnetic uniform, liniile MI sunt paralele, iar vectorul MI va fi direcționat în același mod în toate punctele. În cazul unui câmp magnetic neuniform, de exemplu, un câmp în jurul unui conductor purtător de curent, vectorul de inducție magnetică se va schimba în fiecare punct al spațiului din jurul conductorului, iar tangentele la acest vector vor crea cercuri concentrice în jurul conductorului. .

41. Mișcarea unei particule într-un câmp magnetic. forța Lorentz. a) - Dacă o particulă zboară într-o regiune a câmpului magnetic uniform, iar vectorul V este perpendicular pe vectorul B, atunci se deplasează într-un cerc de rază R=mV/qB, deoarece forța Lorentz Fl=mV^2 /R joacă rolul unei forțe centripete. Perioada de revoluție este egală cu T=2piR/V=2pim/qB și nu depinde de viteza particulelor (Acest lucru este valabil numai pentru 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.

Forța magnetică este determinată de relația: Fl = q·V·B·sina (q este mărimea sarcinii în mișcare; V este modulul vitezei acesteia; B este modulul vectorului de inducție a câmpului magnetic; alfa este unghi între vectorul V și vectorul B) Forța Lorentz este perpendiculară pe viteză și de aceea nu funcționează, nu modifică modulul vitezei de încărcare și energia cinetică a acesteia. Dar direcția vitezei se schimbă continuu. Forța Lorentz este perpendiculară pe vectorii B și v, iar direcția ei este determinată folosind aceeași regulă pentru stânga ca și direcția forței Ampere: dacă mâna stângă este poziționată astfel încât componenta inducției magnetice B, perpendiculară pe viteza sarcinii, intră în palmă, iar cele patru degete sunt îndreptate de-a lungul mișcării sarcinii pozitive (împotriva mișcării negative), apoi degetul mare îndoit la 90 de grade va arăta direcția forței Lorentz F l care acționează asupra taxa.

Lucrul mecanic este o energie caracteristică mișcării corpurilor fizice, care are o formă scalară. Este egal cu modulul forței care acționează asupra corpului, înmulțit cu modulul deplasării cauzate de această forță și cu cosinusul unghiului dintre ele.

Formula 1 - Lucru mecanic.

F - Forța care acționează asupra corpului.

s - Mișcarea corpului.

cosa - Cosinusul unghiului dintre forță și deplasare.

Această formulă are o formă generală. Dacă unghiul dintre forța aplicată și deplasare este zero, atunci cosinusul este egal cu 1. În consecință, lucrul va fi egal doar cu produsul dintre forță și deplasare. Mai simplu spus, dacă un corp se mișcă în direcția de aplicare a forței, atunci lucrul mecanic este egal cu produsul forței și deplasării.

Al doilea caz special este atunci când unghiul dintre forța care acționează asupra corpului și deplasarea acestuia este de 90 de grade. În acest caz, cosinusul de 90 de grade este egal cu zero, deci lucrul va fi egal cu zero. Și într-adevăr, ceea ce se întâmplă este că aplicăm forță într-o direcție, iar corpul se mișcă perpendicular pe ea. Adică, corpul în mod clar nu se mișcă sub influența forței noastre. Astfel, munca făcută de forța noastră pentru a mișca corpul este zero.

Figura 1 - Munca forțelor la deplasarea unui corp.

Dacă asupra unui corp acționează mai mult de o forță, atunci se calculează forța totală care acționează asupra corpului. Și apoi este înlocuit în formulă ca singură forță. Un corp sub influența forței se poate mișca nu numai rectiliniu, ci și pe o traiectorie arbitrară. În acest caz, munca este calculată pentru o mică secțiune de mișcare, care poate fi considerată rectilinie și apoi însumată de-a lungul întregului traseu.

Munca poate fi atât pozitivă, cât și negativă. Adică, dacă deplasarea și forța coincid în direcție, atunci munca este pozitivă. Și dacă o forță este aplicată într-o direcție, iar corpul se mișcă în alta, atunci munca va fi negativă. Un exemplu de lucru negativ este munca unei forțe de frecare. Deoarece forța de frecare este îndreptată contrar mișcării. Imaginați-vă un corp care se mișcă de-a lungul unui plan. O forță aplicată unui corp îl împinge într-o anumită direcție. Această forță face o activitate pozitivă pentru a mișca corpul. Dar, în același timp, forța de frecare face un lucru negativ. Incetineste miscarea corpului si este indreptata catre miscarea acestuia.

Figura 2 - Forța de mișcare și frecare.

Lucrul mecanic se măsoară în Jouli. Un Joule este munca efectuată de o forță de un Newton atunci când mișcă un corp cu un metru. Pe lângă direcția de mișcare a corpului, se poate modifica și mărimea forței aplicate. De exemplu, atunci când un arc este comprimat, forța aplicată acestuia va crește proporțional cu distanța parcursă. În acest caz, munca este calculată folosind formula.

Formula 2 - Lucrul de comprimare a unui arc.

k este rigiditatea arcului.

x - coordonata de miscare.

Când corpurile interacționează puls un corp poate fi parțial sau complet transferat unui alt corp. Dacă un sistem de corpuri nu este acționat de forțele externe ale altor corpuri, se numește un astfel de sistem închis.

Această lege fundamentală a naturii se numește legea conservării impulsului. Este o consecință a celui de-al doilea și al treilea legile lui Newton.

Să luăm în considerare oricare două corpuri care interacționează care fac parte dintr-un sistem închis. Notăm forțele de interacțiune dintre aceste corpuri prin și Conform celei de-a treia legi a lui Newton Dacă aceste corpuri interacționează în timpul t, atunci impulsurile forțelor de interacțiune sunt egale ca mărime și direcționate în direcții opuse: Să aplicăm a doua lege a lui Newton acestor corpuri. :

unde și sunt impulsurile corpurilor la momentul inițial al timpului și sunt impulsurile corpurilor la sfârșitul interacțiunii. Din aceste relații rezultă:

Această egalitate înseamnă că, ca urmare a interacțiunii dintre două corpuri, impulsul lor total nu s-a schimbat. Acum luând în considerare toate interacțiunile de perechi posibile ale corpurilor incluse într-un sistem închis, putem concluziona că forțele interne ale unui sistem închis nu pot modifica impulsul său total, adică suma vectorială a impulsului tuturor corpurilor incluse în acest sistem.

Lucru mecanic și putere

Caracteristicile energetice ale mișcării sunt introduse pe baza conceptului munca mecanica sau munca de forta.

Munca A efectuată de o forță constantă este o mărime fizică egală cu produsul dintre forța și modulul de deplasare înmulțit cu cosinusul unghiului α dintre vectorii forței și mișcări(Fig. 1.1.9):

Munca este o mărime scalară. Poate fi fie pozitiv (0° ≤ α< 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в jouli (J).

Un joule este egal cu munca efectuată de o forță de 1 N pentru a se deplasa cu 1 m în direcția forței.

Dacă proiecția forței asupra direcției de mișcare nu rămâne constantă, munca trebuie calculată pentru mișcări mici și însumați rezultatele:

Un exemplu de forță al cărei modul depinde de coordonată este forța elastică a unui arc, supusă legea lui Hooke. Pentru a întinde un arc, trebuie să i se aplice o forță externă, al cărei modul este proporțional cu alungirea arcului (Fig. 1.1.11).

Dependența modulului forței externe de coordonata x este reprezentată pe grafic ca o linie dreaptă (Fig. 1.1.12).

Pe baza ariei triunghiului din fig. 1.18.4 se poate determina munca efectuată de o forță externă aplicată la capătul liber drept al arcului:

Aceeași formulă exprimă munca efectuată de o forță externă la comprimarea unui arc. În ambele cazuri, munca forței elastice este egală ca mărime cu munca forței externe și opus ca semn.

Dacă unui corp sunt aplicate mai multe forțe, atunci munca totală a tuturor forțelor este egală cu suma algebrică a muncii efectuate de forțele individuale și este egală cu munca rezultanta fortelor aplicate.

Lucrul efectuat de o forță pe unitatea de timp se numește putere. Puterea N este o mărime fizică egală cu raportul dintre munca A și perioada de timp t în care a fost efectuată această muncă.

În experiența noastră de zi cu zi, cuvântul „muncă” apare foarte des. Dar ar trebui să distingem între munca fiziologică și muncă din punctul de vedere al științei fizicii. Când vii acasă de la clasă, spui: „Oh, sunt atât de obosit!” Aceasta este o muncă fiziologică. Sau, de exemplu, munca echipei în basmul popular „Napul”.

Figura 1. Munca în sensul cotidian al cuvântului

Vom vorbi aici despre muncă din punct de vedere al fizicii.

Lucrul mecanic este efectuat dacă un corp se mișcă sub influența unei forțe. Munca este desemnată prin litera latină A. O definiție mai strictă a muncii sună așa.

Lucrul unei forțe este o mărime fizică egală cu produsul dintre mărimea forței și distanța parcursă de corp în direcția forței.

Figura 2. Munca este o mărime fizică

Formula este valabilă atunci când asupra corpului acționează o forță constantă.

În sistemul internațional de unități SI, munca se măsoară în jouli.

Aceasta înseamnă că, dacă sub influența unei forțe de 1 newton un corp se mișcă cu 1 metru, atunci 1 joule de lucru este efectuat de această forță.

Unitatea de lucru este numită după omul de știință englez James Prescott Joule.

Fig 3. James Prescott Joule (1818 - 1889)

Din formula de calcul a muncii rezultă că există trei cazuri posibile când munca este egală cu zero.

Primul caz este atunci când o forță acționează asupra unui corp, dar corpul nu se mișcă. De exemplu, o casă este supusă unei forțe uriașe de gravitație. Dar ea nu lucrează pentru că casa este nemișcată.

Al doilea caz este atunci când corpul se mișcă prin inerție, adică nicio forță nu acționează asupra lui. De exemplu, o navă spațială se mișcă în spațiul intergalactic.

Al treilea caz este atunci când o forță acționează asupra corpului perpendicular pe direcția de mișcare a corpului. În acest caz, deși corpul se mișcă și asupra lui acționează o forță, nu există nicio mișcare a corpului în direcția forței.

Figura 4. Trei cazuri când munca este zero

De asemenea, trebuie spus că munca efectuată de o forță poate fi negativă. Acest lucru se va întâmpla dacă corpul se mișcă împotriva direcției forței. De exemplu, atunci când o macara ridică o sarcină deasupra solului cu ajutorul unui cablu, munca efectuată de forța gravitațională este negativă (iar munca efectuată de forța elastică a cablului îndreptată în sus, dimpotrivă, este pozitivă).

Să presupunem că atunci când se efectuează lucrări de construcție, groapa trebuie umplută cu nisip. Ar dura câteva minute pentru ca un excavator să facă acest lucru, dar un muncitor cu o lopată ar trebui să lucreze câteva ore. Dar atât excavatorul, cât și muncitorul ar fi terminat aceeasi meserie.

Fig 5. Aceeași lucrare poate fi finalizată în timpi diferiți

Pentru a caracteriza viteza muncii efectuate în fizică, se folosește o cantitate numită putere.

Puterea este o mărime fizică egală cu raportul dintre muncă și timpul în care este efectuată.

Puterea este indicată printr-o literă latină N.

Unitatea SI de putere este watul.

Un watt este puterea la care se efectuează un joule de lucru într-o secundă.

Unitatea de putere poartă numele omului de știință englez, inventatorul motorului cu abur, James Watt.

Fig 6. James Watt (1736 - 1819)

Să combinăm formula pentru calcularea muncii cu formula pentru calcularea puterii.

Să ne amintim acum că raportul dintre drumul parcurs de corp este S, până la momentul mișcării t reprezintă viteza de mișcare a corpului v.

Prin urmare, puterea este egală cu produsul dintre valoarea numerică a forței și viteza corpului în direcția forței.

Această formulă este convenabilă de utilizat atunci când se rezolvă probleme în care o forță acționează asupra unui corp care se mișcă cu o viteză cunoscută.

Bibliografie

1. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Culegere de probleme de fizică pentru clasele 7-9 ale instituțiilor de învățământ general. - Ed. a XVII-a. - M.: Educație, 2004.
2. Peryshkin A.V. Fizică. clasa a 7-a - Ed. a XIV-a, stereotip. - M.: Dropia, 2010.
3. Peryshkin A.V. Culegere de probleme de fizică, clasele 7-9: ed. a V-a, stereotip. - M: Editura „Examen”, 2010.

1. Portalul de internet Physics.ru ().
2. Portalul de internet Festival.1september.ru ().
3. Portalul de internet Fizportal.ru ().
4. Portalul de internet Elkin52.narod.ru ().

Teme pentru acasă

1. În ce cazuri munca este egală cu zero?
2. Cum se efectuează munca de-a lungul căii parcurse în direcția forței? În direcția opusă?
3. Cât de mult lucrează forța de frecare care acționează asupra cărămizii atunci când aceasta se mișcă cu 0,4 m? Forța de frecare este de 5 N.