Koristan rad fizičara na pristupačan i sažet način. Mehanički rad. Formula. Izjava o definiciji

Imajte na umu da rad i energija imaju iste mjerne jedinice. To znači da se rad može pretvoriti u energiju. Na primjer, da bi se tijelo podiglo na određenu visinu, ono će imati potencijalnu energiju, potrebna je sila koja će izvršiti taj rad. Rad sile dizanja pretvorit će se u potencijalnu energiju.

Pravilo za određivanje rada prema grafu ovisnosti F(r): rad je numerički jednak površini figure ispod grafa sile prema pomaku.

Kut između vektora sile i pomaka

1) Pravilno odrediti smjer sile koja vrši rad; 2) Prikazujemo vektor pomaka; 3) Vektore prenesemo u jednu točku i dobijemo željeni kut.

Na slici na tijelo djeluju sila teže (mg), reakcija oslonca (N), sila trenja (Ftr) i sila zatezanja užeta F pod čijim utjecajem se tijelo razvija. pomiče r.

Rad sile teže

Reakcija na tlo

Rad sile trenja

Rad koji se izvodi zatezanjem užeta

Rad rezultantne sile

Rad rezultantne sile može se pronaći na dva načina: 1. metoda - kao zbroj radova (uzimajući u obzir predznake “+” ili “-”) svih sila koje djeluju na tijelo, u našem primjeru
Metoda 2 - prije svega, pronađite rezultantnu silu, a zatim izravno njen rad, pogledajte sliku

Rad elastične sile

Za iznalaženje rada elastične sile potrebno je uzeti u obzir da se ta sila mijenja jer ovisi o produljenju opruge. Iz Hookeovog zakona slijedi da s povećanjem apsolutnog istezanja raste i sila.

Za izračun rada elastične sile pri prijelazu opruge (tijela) iz nedeformiranog stanja u deformirano stanje koristi se formula

Vlast

Skalarna veličina koja karakterizira brzinu rada (može se povući analogija s akceleracijom koja karakterizira brzinu promjene brzine). Određeno formulom

Učinkovitost

Učinkovitost je omjer korisnog rada koji stroj izvrši prema svom utrošenom radu (dobavljenoj energiji) tijekom istog vremena

Koeficijent korisna radnja izraženo u postotku. Što je ovaj broj bliži 100%, veća je izvedba stroja. Učinkovitost ne može biti veća od 100, jer je nemoguće obaviti više rada s manje energije.

Učinkovitost nagnute ravnine je omjer rada gravitacije i rada utrošenog na kretanje duž nagnute ravnine.

Glavna stvar koju treba zapamtiti

1) Formule i mjerne jedinice;
2) Rad se izvodi prisilno;
3) Znati odrediti kut između vektora sile i pomaka

Ako je rad sile pri gibanju tijela po zatvorenoj putanji jednak nuli, tada se takve sile nazivaju konzervativan ili potencijal. Rad sile trenja pri gibanju tijela po zatvorenoj putanji nikada nije jednak nuli. Sila trenja za razliku od sile teže ili elastične sile je nekonzervativan ili nepotencijalni.

Postoje uvjeti pod kojima se formula ne može koristiti
Ako je sila promjenljiva, ako je putanja gibanja zakrivljena linija. U tom slučaju staza se dijeli na male dionice za koje su ispunjeni ovi uvjeti i izračunava se elementarni rad na svakoj od tih dionica. Pun posao u ovom slučaju jednak je algebarskom zbroju elementarnih radova:

Vrijednost rada određene sile ovisi o izboru referentnog sustava.

Sadržaj:

Električna struja se stvara kako bi se kasnije koristila određene namjene, obaviti neki posao. Zahvaljujući električnoj energiji funkcioniraju svi uređaji, uređaji i oprema. Sam rad predstavlja određeni napor koji se primjenjuje kako bi se električni naboj pomaknuo na zadanu udaljenost. Konvencionalno, takav rad unutar dijela strujnog kruga bit će jednak numeričkoj vrijednosti napona u ovom dijelu.

Da biste izvršili potrebne izračune, morate znati kako se mjeri rad struje. Svi izračuni provode se na temelju početnih podataka dobivenih pomoću mjerni instrumenti. Kako veću vrijednost punjenja, što je više truda potrebno da se pomakne, to će biti više posla.

Kako se zove rad struje?

Električna struja, kao fizikalna veličina, sama po sebi nema praktični značaj. Najviše važan faktor je djelovanje struje, karakterizirano radom koji obavlja. Sam rad predstavlja određene radnje tijekom kojih se jedna vrsta energije pretvara u drugu. Na primjer, električna energija se pretvara u mehaničku energiju rotacijom osovine motora. Sam rad električna struja sastoji se u kretanju naboja u vodiču pod utjecajem električno polje. Zapravo, sav posao kretanja nabijenih čestica obavlja električno polje.

Da bi se izvršili proračuni, mora se izvesti formula za rad električne struje. Za sastavljanje formula trebat će vam parametri kao što su trenutna snaga i. Budući da su rad električne struje i rad električnog polja ista stvar, izrazit će se kao umnožak napona i naboja koji teče u vodiču. Odnosno: A = Uq. Ova formula je izvedena iz odnosa koji određuje napon u vodiču: U = A/q. Slijedi da napon predstavlja rad električnog polja A za prijenos nabijene čestice q.

Sama nabijena čestica ili naboj prikazuje se kao umnožak struje i vremena utrošenog na pomicanje naboja po vodiču: q = It. U ovoj formuli korištena je relacija za jakost struje u vodiču: I = q/t. To jest, to je omjer naboja i vremenskog razdoblja tijekom kojeg naboj prolazi poprečni presjek dirigent. U konačnom obliku formula za rad električne struje izgledat će kao umnožak poznatih veličina: A = UIt.

U kojim jedinicama se mjeri rad električne struje?

Prije izravnog rješavanja pitanja kako se mjeri rad električne struje, potrebno je prikupiti mjerne jedinice svih fizikalnih veličina s kojima se ovaj parametar izračunava. Svaki rad, dakle, mjerna jedinica ove količine bit će 1 Joule (1 J). Napon se mjeri u voltima, struja u amperima, a vrijeme u sekundama. To znači da će mjerna jedinica izgledati ovako: 1 J = 1V x 1A x 1s.

Na temelju dobivenih mjernih jedinica odredit će se rad električne struje kao umnožak jakosti struje u dionici strujnog kruga, napona na krajevima dionice i vremena tijekom kojeg struja teče kroz strujni krug. dirigent.

Mjerenja se provode pomoću voltmetra i sata. Ovi uređaji omogućuju vam učinkovito rješavanje problema kako pronaći točnu vrijednost zadanog parametra. Prilikom spajanja ampermetra i voltmetra u strujni krug, potrebno je pratiti njihova očitanja određeno vremensko razdoblje. Dobiveni podaci ubacuju se u formulu, nakon čega se prikazuje konačni rezultat.

Funkcije sva tri uređaja objedinjene su u električnim brojilima koja uzimaju u obzir utrošenu energiju, odnosno rad električne struje. Ovdje se koristi druga jedinica - 1 kW x h, što također znači koliko je rada obavljeno u jedinici vremena.

Da bi se mogla opisati energetska svojstva kretanja, uveden je pojam mehaničkog rada. I članak je posvećen njemu u njegovim različitim pojavnim oblicima. Tema je istovremeno laka i prilično teška za razumijevanje. Autor se iskreno trudio učiniti ga razumljivijim i pristupačnijim za razumijevanje, te se samo može nadati da je cilj postignut.

Kako se naziva mehanički rad?

Kako se zove? Ako na tijelo djeluje neka sila, a uslijed njezina djelovanja tijelo se giba, to se naziva mehanički rad. Kada se pristupi sa stajališta znanstvena filozofija ovdje se može istaknuti nekoliko dodatnih aspekata, ali članak će pokriti temu sa stajališta fizike. Mehanički rad nije težak ako dobro razmislite o riječima koje su ovdje napisane. Ali riječ "mehanički" obično se ne piše, a sve se skraćuje na riječ "rad". Ali nije svaki posao mehanički. Ovdje sjedi čovjek i razmišlja. Radi li to? Mentalno da! Ali je li to mehanički rad? Ne. Što ako osoba hoda? Ako se tijelo giba pod djelovanjem sile, onda je to mehanički rad. Jednostavno je. Drugim riječima, sila koja djeluje na tijelo vrši (mehanički) rad. I još nešto: rad je taj koji može karakterizirati rezultat djelovanja određene sile. Dakle, ako osoba hoda, tada određene sile (trenje, gravitacija itd.) vrše mehanički rad na osobi, a kao rezultat njihovog djelovanja, osoba mijenja svoju točku lokacije, drugim riječima, pomiče se.

Rad kao fizikalna veličina jednak je sili koja djeluje na tijelo pomnoženoj s putem koji je tijelo prešlo pod utjecajem te sile iu smjeru koji ona pokazuje. Možemo reći da je mehanički rad izvršen ako su istovremeno ispunjena 2 uvjeta: na tijelo je djelovala sila, a ono se kretalo u smjeru svog djelovanja. Ali nije nastupila ili se ne događa ako je sila djelovala i tijelo nije promijenilo svoj položaj u koordinatnom sustavu. Evo malih primjera kada se mehanički rad ne izvodi:

1. Dakle, čovjek se može osloniti na veliku gromadu kako bi je pomaknuo, ali nema dovoljno snage. Sila djeluje na kamen, ali se on ne miče i ne dolazi do rada.
2. Tijelo se giba u koordinatnom sustavu, a sile su jednake nuli ili su sve kompenzirane. To se može uočiti tijekom kretanja po inerciji.
3. Kad je smjer gibanja tijela okomit na djelovanje sile. Kada se vlak kreće duž vodoravne linije, gravitacija ne obavlja svoj posao.

Ovisno o određenim uvjetima mehanički rad može biti negativan i pozitivan. Dakle, ako su smjerovi i sila i gibanja tijela isti, tada dolazi do pozitivnog rada. Primjer pozitivnog rada je djelovanje gravitacije na kap vode koja pada. Ali ako su sila i smjer gibanja suprotni, tada dolazi do negativnog mehaničkog rada. Primjer takve opcije je dizanje balon i gravitacija, koja vrši negativan rad. Kada je tijelo podložno utjecaju više sila, takav se rad naziva "rezultantni rad sile".

Značajke praktične primjene (kinetička energija)

Prijeđimo s teorije na praktični dio. Zasebno, trebali bismo razgovarati o mehaničkom radu i njegovoj upotrebi u fizici. Kao što se mnogi vjerojatno sjećaju, sva energija tijela podijeljena je na kinetičku i potencijalnu. Kada je tijelo u ravnoteži i ne kreće se nigdje, njegova potencijalna energija jednaka je ukupnoj energiji, a kinetička energija jednaka je nuli. Kada počne kretanje, potencijalna energija počinje opadati, kinetička energija počinje rasti, ali ukupno su jednake ukupnoj energiji tijela. Za materijalnu točku kinetička energija definirana je kao rad sile koja ubrzava točku od nule do vrijednosti H, au obliku formule kinetika tijela jednaka je ½*M*N, gdje je M masa. Da biste saznali kinetičku energiju objekta koji se sastoji od mnogo čestica, morate pronaći zbroj svih kinetičkih energija čestica, a to će biti kinetička energija tijela.

Značajke praktične primjene (potencijalna energija)

U slučaju kada su sve sile koje djeluju na tijelo konzervativne, a potencijalna energija jednaka ukupnoj, tada nema rada. Ovaj postulat je poznat kao zakon održanja mehaničke energije. Mehanička energija u zatvoreni sustav je konstantan u vremenskom intervalu. Zakon očuvanja naširoko se koristi za rješavanje problema iz klasične mehanike.

Značajke praktične primjene (termodinamika)

U termodinamici, rad koji izvrši plin tijekom širenja izračunava se integralom tlaka i volumena. Ovaj pristup je primjenjiv ne samo u slučajevima kada postoji točna funkcija volumena, već i za sve procese koji se mogu prikazati u ravnini tlak/volumen. Također primjenjuje znanje o mehaničkom radu ne samo na plinove, već i na sve što može vršiti pritisak.

Značajke praktične primjene u praksi (teorijska mehanika)

U teorijska mehanika Sva gore opisana svojstva i formule razmatraju se detaljnije, posebno projekcije. Također daje svoju definiciju za razne formule mehaničkog rada (primjer definicije za Rimmerov integral): granica kojoj teži zbroj svih sila elementarnog rada, kada finoća particije teži nuli, naziva se rad sile duž krivulje. Vjerojatno teško? Ali ništa, s teorijska mehanika Svi. Da, sav mehanički rad, fizika i ostale poteškoće su završile. Dalje će biti samo primjeri i zaključak.

Mjerne jedinice mehaničkog rada

SI koristi džule za mjerenje rada, dok GHS koristi ergove:

1. 1 J = 1 kg m²/s² = 1 N m
2. 1 erg = 1 g cm²/s² = 1 din cm
3. 1 erg = 10 −7 J

Primjeri mehaničkog rada

Da biste konačno razumjeli takav koncept kao mehanički rad, trebali biste proučiti nekoliko pojedinačnih primjera koji će vam omogućiti da ga razmotrite s mnogih, ali ne sa svih strana:

1. Kada čovjek podiže kamen rukama, dolazi do mehaničkog rada uz pomoć mišićne snage ruku;
2. Kad vlak vozi po tračnicama, vuče ga vučna sila traktora (električna lokomotiva, dizel lokomotiva i dr.);
3. Ako uzmete pušku i pucate iz nje, tada će se zahvaljujući sili pritiska koju stvaraju barutni plinovi obaviti posao: metak se pomiče duž cijevi pištolja u isto vrijeme dok se povećava brzina samog metka;
4. Mehanički rad postoji i kada na tijelo djeluje sila trenja, prisiljavajući ga da smanji brzinu kretanja;
5. Gornji primjer s kuglicama, kada se dižu u suprotnom smjeru u odnosu na smjer gravitacije, također je primjer mehaničkog rada, ali osim gravitacije djeluje i Arhimedova sila, kada se sve što je lakše od zraka diže uvis.

Što je moć?

Na kraju bih se dotaknuo teme moći. Rad koji sila izvrši u jednoj jedinici vremena naziva se snaga. Naime, snaga je fizikalna veličina koja je odraz odnosa rada prema određenom vremenskom razdoblju tijekom kojeg je taj rad obavljen: M=P/B, gdje je M snaga, P rad, B vrijeme. SI jedinica za snagu je 1 W. Watt je jednak snazi ​​koja izvrši jedan džul rada u jednoj sekundi: 1 W=1J\1s.

Energetske karakteristike gibanja uvode se na temelju pojma mehaničkog rada ili rada sile.

Definicija 1

Rad A konstantne sile F → je fizikalna veličina jednaka umnošku modula sile i pomaka pomnoženog s kosinusom kuta α , koji se nalazi između vektora sile F → i pomaka s →.

Ova definicija prikazano na slici 1. 18 . 1 .

Radna formula se piše kao,

A = F s cos α .

Rad je skalarna veličina. To omogućuje da bude pozitivan na (0° ≤ α< 90 °) , отрицательной при (90 ° < α ≤ 180 °) . Когда задается прямой угол α , тогда совершаемая сила равняется нулю. Единицы измерения работы по системе СИ - джоули (Д ж) .

Joule je jednak radu sile od 1 N da se pomakne 1 m u smjeru sile.

Slika 1. 18 . 1 . Rad sile F →: A = F s cos α = F s s

Pri projiciranju F s → sila F → na smjer gibanja s → sila ne ostaje konstantna, a proračun rada za male pomake Δ s i zbraja se i proizvodi prema formuli:

A = ∑ ∆ A i = ∑ F s i ∆ s i .

Taj se iznos rada izračunava iz granice (Δ s i → 0) i zatim ulazi u integral.

Grafički prikaz djela određen je iz područja krivocrtne figure koja se nalazi ispod grafikona F s (x) na slici 1. 18 . 2.

Slika 1. 18 . 2. Grafička definicija rada Δ A i = F s i Δ s i .

Primjer sile koja ovisi o koordinati je elastična sila opruge, koja se pokorava Hookeovom zakonu. Za rastezanje opruge potrebno je djelovati silom F → čiji je modul proporcionalan produljenju opruge. To se može vidjeti na slici 1. 18 . 3.

Slika 1. 18 . 3. Rastegnuta opruga. Smjer vanjske sile F → poklapa se sa smjerom gibanja s →. F s = k x , gdje k ​​označava krutost opruge.

F → y p r = - F →

Ovisnost modula vanjske sile o koordinatama x može se iscrtati na grafu pomoću ravne linije.

Slika 1. 18 . 4 . Ovisnost modula vanjske sile o koordinati pri rastegnutoj opruzi.

Iz gornje slike moguće je pronaći rad vanjske sile desnog slobodnog kraja opruge, koristeći površinu trokuta. Formula će poprimiti oblik

Ova je formula primjenjiva za izražavanje rada vanjske sile pri sabijanju opruge. Oba slučaja pokazuju da je elastična sila F → y p jednaka radu vanjske sile F → , ali sa suprotnim predznakom.

Definicija 2

Ako na tijelo djeluje više sila, tada će formula za ukupni rad izgledati kao zbroj svih radova obavljenih na njemu. Pri translatornom gibanju tijela točke djelovanja sila pomiču se jednako, odnosno ukupni rad svih sila bit će jednak radu rezultante primijenjenih sila.

Slika 1. 18 . 5 . Model mehaničkog rada.

Određivanje snage

Definicija 3

Vlast naziva se rad sile u jedinici vremena.

Snimiti fizička količina snaga, označena s N, ima oblik omjera rada A prema vremenskom razdoblju t obavljenog rada, to jest:

Definicija 4

SI sustav koristi vat (W t) kao jedinicu snage, jednaku snazi ​​sile koja izvrši rad od 1 J u 1 s.

Ako primijetite grešku u tekstu, označite je i pritisnite Ctrl+Enter