Физика (7 класс)/Работа и мощность. Энергия — Викиверситет
Механическая работа. Единицы работы.
В обыденной жизни под понятием «работа» мы понимаем всё.
В физике понятие работа несколько иное. Это определенная физическая величина, а значит, ее можно измерить. В физике изучается прежде всего механическая работа.
Рассмотрим примеры механической работы.
Поезд движется под действием силы тяги электровоза, при этом совершается механическая работа. При выстреле из ружья сила давления пороховых газов совершает работу — перемещает пулю вдоль ствола, скорость пули при этом увеличивается.
Из этих примеров видно, что механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы. Механическая работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело (например, сила трения), уменьшает скорость его движения.
Желая передвинуть шкаф, мы с силой на него надавливаем, но если он при этом в движение не приходит, то механической работы мы не совершаем. Можно представить себе случай, когда тело движется без участия сил (по инерции), в этом случае механическая работа также не совершается.
Итак, механическая работа совершается, только когда на тело действует сила, и оно движется.
Нетрудно понять, что чем большая сила действует на тело и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.
Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути.
Поэтому, условились измерять механическую работу произведением силы на путь, пройденный по этому направлению этой силы:
работа = сила × путь
или
A = Fs,
где А — работа, F — сила и s — пройденный путь.
За единицу работы принимается работа, совершаемая силой в 1Н, на пути, равном 1 м.
Единица работы — джоуль (Дж) названа в честь английского ученого Джоуля. Таким образом,
1 Дж = 1Н · м.
Используется также килоджоули (кДж) .
1 кДж = 1000 Дж.
Формула А = Fs применима в том случае, когда сила F постоянна и совпадает с направлением движения тела.
Если направление силы совпадает с направлением движения тела, то данная сила совершает положительную работу.
Если же движение тела происходит в направлении, противоположном направлению приложенной силы, например, силы трения скольжения, то данная сила совершает отрицательную работу.
A = -Fs.
Если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения, то эта сила работы не совершает, работа
ru.wikiversity.org
Робота, енергія, потужність — ДИНАМІКА — МЕХАНІКА — ФІЗИКА
ФІЗИКА
МЕХАНІКА
ДИНАМІКА
Робота, енергія, потужність
Робота
А — механічна робота постійної сили, [Н · м], [Дж];
F — сила, [Н];
S — переміщення, [м];
α — кут між напрямками векторів сили й переміщення
Кінетична енергія
Ек — кінетична енергія, [Дж];
m — маса тіла, [кг];
υ — швидкість тіла, [м/с].
Теорема про кінетичну енергію
А — робота, [Дж];
ΔEк — зміна кінетичної енергії, [Дж].
Потенційна енергія тіла, піднятого над Землею
Ер — потенційна енергія, [Дж];
m — маса тіла, [кг];
g — прискорення вільного падіння, g = 9,8 м/с2;
h — висота тіла над Землею, [м].
Потенційна енергія пружно деформованого тіла
х = 0 — нульовий рівень
х — величина деформації , [м];
k — коефіцієнт твердості пружини, [Н/м];
li —довжина недеформованої пружини (х = 0), [м].
Потенційна енергія гравітаційної взаємодії
m1.2 — маси матеріальних точок, [кг];
R — відстань між точками, [м];
G — гравітаційна постійна,
Закон збереження механічної енергії
Е — повна механічна енергія, [Дж];
Ек — кінетична енергія, [Дж];
Ер — потенційна енергія, [Дж].
Потужність
N — потужність, [Дж/c], [Вт];
t — час, [с].
ККД
η — коефіцієнт корисної дії
Ак — корисна робота, [Дж];
Аз — затрачена робота, [Дж].
subject.com.ua
Механическая работа и мощность | ЭТО ФИЗИКА
Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы.
Если действующая на тело сила вызывает его перемещение s, то действие этой силы характеризуется величиной, называемой механической работой (или, сокращенно, просто работой).
Механическая работа А — скалярная величина, равная произведению модуля силы F, действующей на тело, и модуля перемещения s, совершаемого телом в направлении действия этой силы.
Если направления перемещения тела и приложенный силы не совпадают, то работу можно вычислить как произведение модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла α между векторами силы и перемещения (рис. 1.18.1):
Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительной (0° ≤ α < 90°), так и отрицательной (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж).
Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 Н на перемещении 1 м в направлении действия силы.
|
Рисунок 1.18.1. Работа силы : |
Если проекция силы на направление перемещения не остается постоянной, работу следует вычислять для малых перемещений Δsi и суммировать результаты:
Это сумма в пределе (Δsi → 0) переходит в интеграл.
Графически работа определяется по площади криволинейной фигуры под графиком Fs(x) (рис. 1.18.2).
|
Рисунок 1.18.2. Графическое определение работы. ΔAi = FsiΔsi |
Примером силы, модуль которой зависит от координаты, может служить сила упругости пружины, подчиняющаяся закону Гука. Для того, чтобы растянуть пружину, к ней нужно приложить внешнюю силу модуль которой пропорционален удлинению пружины (рис. 1.18.3).
|
Рисунок 1.18.3. Растянутая пружина. Направление внешней силы совпадает с направлением перемещения : k – жесткость пружины.
|
Зависимость модуля внешней силы от координаты x изображается на графике прямой линией (рис. 1.18.4).
|
Рисунок 1.18.4. Зависимость модуля внешней силы от координаты при растяжении пружины |
По площади треугольника на рис. 1.18.4 можно определить работу, совершенную внешней силой, приложенной к правому свободному концу пружины:
Этой же формулой выражается работа, совершенная внешней силой при сжатии пружины. В обоих случаях работа упругой силы равна по модулю работе внешней силы и противоположна ей по знаку.
Если к телу приложено несколько сил, то общая работа всех сил равна алгебраической сумме работ, совершаемых отдельными силами. При поступательном движении тела, когда точки приложения всех сил совершают одинаковое перемещение, общая работа всех сил равна работе равнодействующей приложенных сил.
Мощность
Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью. Мощность N это физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа:
В Международной системе (СИ) единица мощности называется ватт (Вт). Ватт равен мощности силы, совершающей работу в 1 Дж за время 1 с.
www.its-physics.org
Работа | Формулы и расчеты онлайн
Если сила перемещает тело на некоторое расстояние, то она совершает над телом работу.
Работа W есть произведение силы F на перемещение s.
\[ W = F·s \]
Работа — величина скалярная.
Единица СИ работы
\[ [W] = [F][s] = Ньютон·метр \] \[ [W] = Джоуль (дж) = Вт · с = кг · \frac[-1.2]{метр^2}{сек^2} \]
Работа постоянной силы, формула
Если сила F постоянна во времени и ее направление совпадает с направлением перемещения тела, то работа W находится по формуле. \[ W = F·s \] Здесь: |  |
Вычислить, найти работу постоянной силы по формуле (4)
Работа постоянной силы, направленной под углом к перемещению, формула
Если сила и перемещение составляют между собой угол α 90º, то перемещение следует умножать на составляющую силы в направлении перемещения (или силу умножать на составляющую перемещения в направлении действия силы). В векторной форме \[ W = \vect{F}·\vect{s} \] \[ W = F·s·\cos(α) \] Здесь: |  |
Вычислить, найти работу постоянной силы направленной под углом к перемещению по формуле (4)
Работа переменной силы, направленной под углом к перемещению, формула
Если сила не постоянна по величине и является функцией перемещения F = F(s), и направлена под углом α к перемещению, то работа есть интеграл от силы по перемещению. \[ W = \int\from{s_1}\to{s_2} \vect{F} d\vect{s} \] |  |
Площадь под кривой на графике зависимости F от s равна работе, произведенной данной силой
В помощь студенту
www.fxyz.ru
Механічна робота: визначення і формула
Ви знаєте, що таке робота? Поза всяким сумнівом. Що таке робота, знає кожна людина, за умови, що вона народжена і живе на планеті Земля. А що таке механічна робота?
Це поняття теж відомо більшості людей на планеті, хоча деякі окремі особистості і мають досить туманне уявлення про цей процес. Але мова зараз не про них. Ще менша кількість людей мають уявлення, що таке механічна робота з точки зору фізики. У фізиці механічна робота – це не праця людини заради прожитку, це фізична величина, яка може бути зовсім ніяк не пов’язана ні з людиною, ні з іншою якою-небудь живою істотою. Як так? Зараз розберемося.
Механічна робота у фізиці
Наведемо два приклади. У першому прикладі води річки, зіткнувшись з прірвою, шумно падають вниз у вигляді водоспаду. Другий приклад – це людина, яка тримає на витягнутих руках важкий предмет, наприклад, утримує надломлений дах над ґанком дачного будиночка від падіння, поки його дружина і діти судорожно шукають, чим його підперти. У якому випадку відбувається механічна робота?
Визначення механічної роботи
Практично всі, не замислюючись, дадуть відповідь: у другому. І будуть неправі. Справа йде якраз навпаки. У фізиці механічна робота описується такими визначеннями: механічна робота здійснюється тоді, коли на тіло діє сила, і воно рухається. Механічна робота прямо пропорційна прикладеній силі і пройденому шляху.
Формула механічної роботи
Визначається механічна робота формулою:
A = Fs,
де
- A – робота;
- F – сила;
- s – пройдений шлях.
Так що, незважаючи на весь героїзм втомленого держателя даху, виконана ним робота дорівнює нулю, а от вода, падаючи під дією сили тяжіння з високої скелі, здійснює механічну роботу. Тобто, якщо ми будемо штовхати важку шафу безуспішно, то виконана нами робота з точки зору фізики дорівнюватиме нулю, незважаючи на те, що ми додаємо багато сил. А от якщо ми зрушимо шафу на деяку відстань, то тоді ми проробимо роботу, що дорівнює добутку прикладеної сили на відстань, на яку ми пересунули тіло.
Одиниця роботи – 1 Дж.
Це робота, здійснена силою в 1 ньютон, по пересуванню тіла на відстань в 1 м. Якщо напрямок прикладеної сили збігається з напрямком руху тіла, то дана сила здійснює позитивну роботу. Приклад – це коли ми штовхаємо тіло, і воно рухається. А у випадку, коли сила прикладена в протилежну руху тіла бік, наприклад, сила тертя, то дана сила здійснює негативну роботу. Якщо ж прикладена сила ніяк не впливає на рух тіла, то сила, чинена цією роботою, дорівнює нулю.
« Повітроплавання у фізиці Потужність: визначення і формула »moyaosvita.com.ua
Механическая работа: определение и формула
Вы знаете, что такое работа? Вне всякого сомнения. Что такое работа, знает каждый человек, при условии, что он рожден и живет на планете Земля. А что такое механическая работа?
Это понятие тоже известно большинству людей на планете, хотя некоторые отдельные личности и имеют довольно смутное представление об этом процессе. Но речь сейчас не о них. Еще меньшее число людей имеют представление, что такое механическая работа с точки зрения физики. В физике механическая работа – это не труд человека ради пропитания, это физическая величина, которая может быть совершенно никак не связана ни с человеком, ни с другим каким-нибудь живым существом. Как так? Сейчас разберемся.
Механическая работа в физике
Приведем два примера. В первом примере воды реки, столкнувшись с пропастью, шумно падают вниз в виде водопада. Второй пример – это человек, который держит на вытянутых руках тяжелый предмет, например, удерживает надломившуюся крышу над крыльцом дачного домика от падения, пока его жена и дети судорожно ищут, чем ее подпереть. В каком случае совершается механическая работа?
Определение механической работы
Практически все, не задумываясь, ответят: во втором. И будут неправы. Дело обстоит как раз наоборот. В физике механическая работа описывается следующими определениями: механическая работа совершается тогда, когда на тело действует сила, и оно движется. Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и пройденному пути.
Формула механической работы
Определяется механическая работа формулой:
A=Fs,
где A – работа,
F – сила,
s – пройденный путь.
Так что, несмотря на весь героизм уставшего держателя крыши, проделанная им работа равна нулю, а вот вода, падая под действием силы тяжести с высокого утеса, совершает самую, что ни на есть, механическую работу. То есть, если мы будем толкать тяжелый шкаф безуспешно, то проделанная нами работа с точки зрения физики будет равна нулю, несмотря на то, что мы прикладываем много сил. А вот если мы сдвинем шкаф на некоторое расстояние, то тогда мы проделаем работу, равную произведению приложенной силы на расстояние, на которое мы передвинули тело.
Единица работы – 1 Дж. Это работа, совершенная силой в 1 ньютон, по передвижению тела на расстояние в 1 м. Если направление приложенной силы совпадает с направлением движения тела, то данная сила совершает положительную работу. Пример – это когда мы толкаем какое-либо тело, и оно двигается. А в случае, когда сила приложена в противоположную движению тела сторону, например, сила трения, то данная сила совершает отрицательную работу. Если же приложенная сила никак не влияет на движение тела, то сила, совершаемая этой работой, равна нулю.
Нужна помощь в учебе?
Предыдущая тема: Воздухоплавание в физике
Следующая тема:   Мощность: формула и применение в физике
Все неприличные комментарии будут удаляться.
www.nado5.ru
Работа равнодействующей силы, тяжести, трения, упругости. Мощность, коэффициент полезного действия. Примеры, формулы
Тестирование онлайн
Работа
Работа — это скалярная величина, которая определяется по формуле
Работу выполняет не тело, а сила! Под действием этой силы тело совершает перемещение.
Обратите внимание, что у работы и энергии одинаковые единицы измерения. Это означает, что работа может переходить в энергию. Например, для того, чтобы тело поднять на некоторую высоту, тогда оно будет обладать потенциальной энергией, необходима сила, которая совершит эту работу. Работа силы по поднятию перейдет в потенциальную энергию.
Правило определения работы по графику зависимости F(r): работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости силы от перемещения.
Угол между вектором силы и перемещением
1) Верно определяем направление силы, которая выполняет работу; 2) Изображаем вектор перемещения; 3) Переносим вектора в одну точку, получаем искомый угол.
На рисунке на тело действуют сила тяжести (mg), реакция опоры (N), сила трения (Fтр) и сила натяжения веревки F, под воздействием которой тело совершает перемещение r.
Работа силы тяжести
Работа реакции опоры
Работа силы трения
Работа силы натяжения веревки
Работа равнодействующей силы
Работу равнодействующей силы можно найти двумя способами: 1 способ — как сумму работ (с учетом знаков «+» или «-«) всех действующих на тело сил, в нашем примере
2 способ — в первую очередь найти равнодействующую силу, затем непосредственно ее работу, см. рисунок
Работа силы упругости
Для нахождения работы, совершенной силой упругости, необходимо учесть, что эта сила изменяется, так как зависит от удлинения пружины. Из закона Гука следует, что при увеличении абсолютного удлинения, сила увеличивается.
Для расчета работы силы упругости при переходе пружины (тела) из недеформированного состояния в деформированное используют формулу
Мощность
Скалярная величина, которая характеризует быстроту выполнения работы (можно провести аналогию с ускорением, которое характеризует быстроту изменения скорости). Определяется по формуле
Коэффициент полезного действия
КПД — это отношение полезной работы, совершенной машиной, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за то же время
Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Чем ближе это число к 100%, тем выше производительность машины. Не может быть КПД больше 100, так как невозможно выполнить больше работы, затратив меньше энергии.
КПД наклонной плоскости — это отношение работы силы тяжести, к затраченной работе по перемещению вдоль наклонной плоскости.
Главное запомнить
1) Формулы и единицы измерения;
2) Работу выполняет сила;
3) Уметь определять угол между векторами силы и перемещения
Если работа силы при перемещении тела по замкнутому пути равна нулю, то такие силы называют консервативными или потенциальными
Есть условия, при которых нельзя использовать формулу
Если сила является переменной, если траектория движения является кривой линией. В этом случае путь разбивается на малые участки, для которых эти условия выполняются, и подсчитать элементарные работы на каждом из этих участков. Полная работа в этом случае равна алгебраической сумме элементарных работ:
Значение работы некоторой силы зависит от выбора системы отсчета.
fizmat.by
