Mehansko delo in moč na kratko. Mehansko delo. Formula. Besedilo definicije. Podprite reakcijsko delo

Mehansko delo je energetska značilnost gibanja fizičnih teles, ki ima skalarno obliko. Enak je modulu sile, ki deluje na telo, pomnoženemu z modulom premika, ki ga povzroča ta sila, in kosinusom kota med njima.

Formula 1 - Mehansko delo.

F - Sila, ki deluje na telo.

s - gibanje telesa.

cosa – Kosinus kota med silo in premikom.

Ta formula ima splošno obliko. Če je kot med uporabljeno silo in premikom enak nič, potem je kosinus enak 1. V skladu s tem bo delo enako samo zmnožku sile in premika. Preprosto povedano, če se telo giblje v smeri delovanja sile, je mehansko delo enako zmnožku sile in odmika.

Drugi poseben primer je, ko je kot med silo, ki deluje na telo, in njegovim odmikom 90 stopinj. V tem primeru je kosinus 90 stopinj enak nič, oziroma bo delo enako nič. In res se zgodi, da uporabimo silo v eno smer in telo se premakne pravokotno nanjo. To pomeni, da se telo očitno ne premika pod vplivom naše sile. Tako je delo naše sile za premikanje telesa enako nič.

Slika 1 - Delo sil pri premikanju telesa.

Če na telo deluje več sil, se izračuna skupna sila, ki deluje na telo. In potem se nadomesti v formulo kot edina sila. Telo pod delovanjem sile se lahko giblje ne le premočrtno, ampak tudi po poljubni poti. V tem primeru se delo izračuna za majhen odsek gibanja, ki se lahko šteje za naravnost in nato sešteje vzdolž celotne poti.

Delo je lahko pozitivno in negativno. To pomeni, da če premik in sila sovpadata v smeri, je delo pozitivno. In če sila deluje v eno smer, telo pa se premika v drugo, bo delo negativno. Primer negativnega dela je delo sile trenja. Ker je sila trenja usmerjena proti gibanju. Predstavljajte si telo, ki se giblje po ravnini. Sila, ki deluje na telo, ga potisne v določeno smer. Ta sila opravlja pozitivno delo za premikanje telesa. Toda hkrati sila trenja opravlja negativno delo. Upočasni gibanje telesa in je usmerjen v njegovo gibanje.

Slika 2 - Sila gibanja in trenja.

Delo v mehaniki se meri v Joulih. En Joule je delo, ki ga opravi sila enega Newtona, ko se telo premakne za en meter. Poleg smeri gibanja telesa se lahko spremeni tudi velikost uporabljene sile. Na primer, ko je vzmet stisnjena, se bo sila, ki deluje nanjo, povečala sorazmerno s prevoženo razdaljo. V tem primeru se delo izračuna po formuli.

Formula 2 - Delo stiskanja vzmeti.

k je togost vzmeti.

x - koordinata premika.

Razred

Lekcija št. 27

Mehansko delo. Njihove merske enote.

Učenje nove snovi

Delo". Ta beseda nam je znana že od otroštva. Spremlja nas vse življenje; s to besedo imenujemo kakršno koli človeško dejavnost: telesno, duševno ali ustvarjalno. Vemo, da v življenju srce deluje. To delo srca je enakovredno delu, ki ga je treba opraviti, da dvignemo vlak na najvišjo goro v Evropi - Mont Blanc (4810 m). Vsa živa bitja se nenehno gibljejo, človek se samo v svoji dejavnosti razvija in dosega svoje rezultate. To je pomemben koncept.

A fizika v ta pojem vnaša nekoliko drugačno vsebino. V fiziki preučujemo predvsem mehansko delo. In zelo pomembno dejstvo pri opravljanju dela je njegova hitrost. Vedno želimo nekaj narediti ne le bolje, ampak tudi hitreje.

Trenutno vas bom prosil, da pokažete uspešnost nekaterih del na svojih mestih. Prosim, povejte mi, kaj je nujen pogoj, da je delo opravljeno?

Da, prisotnost uporabljene sile in premika.

Mehansko delo je fizikalna količina, ki označuje gibanje telesa pod delovanjem sile.

Kot vsaka druga fizikalna količina ima tudi mehansko delo merske enote in formulo za izračun.

[A] = 1 J

Mehansko delo je enako produktu sile in odmika.

« Zanimivo je!" Enota za delo SI je poimenovana po angleškem znanstveniku iz 19. stoletja J. Joulu. J. Joule (1818-1889) se je rodil v Angliji v družini lastnika pivovarne. James zaradi slabega zdravja ni obiskoval šole do 15. leta. Toda pri 15 letih je pod vodstvom slavnega kemika Johna Daltona uspešno obvladal matematiko, fiziko in kemijo. Po očetovi smrti, ko je prodal svoj del dediščine, je Joule začel neodvisno znanstveno raziskovanje in vanj vložil ves svoj denar. V svojem življenju je Joule izvedel tisoč eksperimentov s področja mehanike, elektromagnetizma in toplotnih pojavov, ki so bili uspešni.

Zdaj pa si poglejmo primer zaposlitve. Območje morate izkopati. Kako to delo opraviti hitreje – z lopato ali traktorjem? Bo opravljeno delo enako?

Da, delo je isto; vendar bo porabljen drugačen čas: to delo bo traktor opravil hitreje.

V 10. nadstropje se bomo hitreje povzpeli z dvigalom kot po stopnicah. Žerjav v nekaj minutah dvigne težko opeko do višine hiše v gradnji, delavci pa bi za isto delo porabili cel dan. Mehanizem, ki delo opravi hitreje, velja za močnejšega.

Moč je fizikalna količina, ki označuje hitrost opravljenega dela.

Moč je enaka razmerju med mehanskim delom in časom, v katerem je to delo opravljeno.

Enota za moč je dobila ime po angleškem znanstveniku Jamesu Wattu. Imenovali so ga "Arhimed" 18. stoletja. Obstaja pa izvensistemska enota za merjenje moči - konjske moči. Dejstvo je, da je bil ob zori strojništva potencialni potrošnik bolj seznanjen in bolj razumljiv z razlago, da je moč tega mehanizma 20 konjskih moči, torej mehanizem lahko nadomesti 20 konjev.

« Zanimivo je!" Povprečna moč odrasle osebe z dovolj dolgim ​​delom je približno 35 - 75 vatov. Toda v dokaj kratkem času lahko človek razvije več moči kot konj. Na primer, športniki, ki potisnejo palico, ki tehta več kot 200 kg, na višino 1,8 m v 1 s razvijejo približno 3500 vatov moči.

To dejstvo lahko preverite s pomočjo izračunov v svojih zvezkih.

In moč žuželke med letom je približno 0,00001 vatov.

Utrjevanje nove snovi.

Rešitev problema

Kakšno moč razvije dvigovalec uteži, če v 0,3 s dvigne palico, ki tehta 125 kg, na višino 70 cm?

Podano: SI rešitev

t=125kg

h=70cm 0,7m N= vendar A=FS in F=mg in S=h.

t=0,3 s Torej N=

N-? N= 2916,7 W

[N] = = = =W

Odgovor: 2916,7 W.

Domača naloga

8-a: naučite se 17. in 19. odstavka (točka 3); pisno odgovori na vprašanja.

8-b: naučite se 41. in 47. odstavka; pisno odgovori na vprašanja.

Vprašanja

1. Navedi primere, ko na telo deluje sila, vendar ne opravi dela.

2. Dva tovora enake teže sta bila z avtobusi dostavljena v primestno naselje Donecka in v središče Donecka. Ali je bilo delo v prvem in drugem primeru enako? Zakaj?

3. Zakaj se je v 20. in 21. stoletju začelo graditi hitreje kot prej?

4. Dva fanta z različnimi težami sta tekla v tretje nadstropje hiše in pokazala enak čas. Ali so istočasno razvili enako moč?

Veste kaj je delo? Brez dvoma. Kaj je delo, ve vsak človek, če se je rodil in živi na planetu Zemlja. Kaj je mehansko delo?

Ta koncept je znan tudi večini ljudi na planetu, čeprav imajo nekateri posamezniki precej nejasno predstavo o tem procesu. Ampak zdaj ne gre za njih. Še manj ljudi ima pojma, kaj mehansko delo z vidika fizike. V fiziki mehansko delo ni delo človeka zaradi hrane, je fizikalna količina, ki je lahko povsem nepovezana ne s človekom ne s katerim drugim živim bitjem. Kako to? Zdaj pa poglejmo.

Mehansko delo v fiziki

Navedimo dva primera. V prvem primeru vode reke, ki trčijo v brezno, hrupno padajo navzdol v obliki slapa. Drugi primer je oseba, ki na iztegnjenih rokah drži težak predmet, na primer preprečuje, da bi padla polomljena streha nad verando podeželske hiše, medtem ko njegova žena in otroci mrzlično iščejo nekaj, kar bi lahko podprlo. Kdaj se opravi mehansko delo?

Opredelitev mehanskega dela

Skoraj vsi bodo brez oklevanja odgovorili: v drugo. In motili se bodo. Primer je ravno nasproten. V fiziki je opisano mehansko delo naslednje definicije: mehansko delo se opravi, ko na telo deluje sila in se telo premakne. Mehansko delo je neposredno sorazmerno z uporabljeno silo in prevoženo razdaljo.

Formula mehanskega dela

Mehansko delo je določeno s formulo:

kjer je A delo,
F - moč,
s - prevožena razdalja.

Torej, kljub vsemu junaštvu utrujenega strešnika, je delo, ki ga opravi, enako nič, vendar voda, ki pada pod vplivom gravitacije z visoke pečine, opravi največ mehanskega dela. Se pravi, če neuspešno potiskamo težko omaro, potem bo delo, ki smo ga opravili z vidika fizike, enako nič, kljub temu, da uporabljamo veliko silo. Če pa omaro premaknemo za določeno razdaljo, potem bomo opravili delo, ki je enako zmnožku uporabljene sile na razdaljo, na katero smo premaknili telo.

Enota za delo je 1 J. To je delo, ki ga opravi sila 1 newton, da premakne telo na razdaljo 1 m. Če smer uporabljene sile sovpada s smerjo gibanja telesa, potem ta sila pozitivno delo. Primer je, ko potisnemo telo in se premakne. In v primeru, ko deluje sila v smeri, ki je nasprotna gibanju telesa, na primer sila trenja, potem ta sila deluje negativno. Če uporabljena sila na noben način ne vpliva na gibanje telesa, potem je sila, ki nastane pri tem delu, enaka nič.

Da bi lahko opisali energijske značilnosti gibanja, je bil uveden koncept mehanskega dela. In članek je posvečen njej v njenih različnih manifestacijah. Razumeti temo je enostavno in precej zapleteno. Avtor se je iskreno trudil, da bi bilo bolj razumljivo in razumljivo, in le upamo lahko, da je bil cilj dosežen.

Kaj je mehansko delo?

Kako se imenuje? Če na telo deluje neka sila in se zaradi delovanja te sile telo premakne, se to imenuje mehansko delo. Če se ga lotimo z vidika znanstvene filozofije, lahko tukaj ločimo več dodatnih vidikov, vendar bo članek temo obravnaval z vidika fizike. Mehansko delo ni težko, če dobro premislite o tukaj zapisanih besedah. Toda beseda "mehansko" običajno ni napisana in vse se zmanjša na besedo "delo". Ni pa vsako delo mehansko. Tukaj človek sedi in razmišlja. Ali dela? Psihično da! Toda ali je to mehansko delo? št. Kaj pa, če oseba hodi? Če se telo premika pod vplivom sile, je to mehansko delo. Vse je preprosto. Z drugimi besedami, sila, ki deluje na telo, opravi (mehansko) delo. In še nekaj: delo je tisto, ki lahko označuje rezultat delovanja določene sile. Torej, če človek hodi, potem določene sile (trenje, gravitacija itd.) Na osebo izvajajo mehansko delo in zaradi njihovega delovanja oseba spremeni točko svoje lokacije, z drugimi besedami, premakne se.

Delo kot fizikalna količina je enako sili, ki deluje na telo, pomnoženi s potjo, ki jo telo opravi pod vplivom te sile in v smeri, ki jo ta kaže. Lahko rečemo, da je bilo mehansko delo opravljeno, če sta bila hkrati izpolnjena 2 pogoja: sila je delovala na telo in se gibalo v smeri svojega delovanja. Vendar se ni izvajal oziroma se ne izvaja, če je sila delovala in telo ni spremenilo svoje lokacije v koordinatnem sistemu. Tukaj so majhni primeri, ko se mehansko delo ne izvaja:

1. Tako lahko človek pade na ogromen balvan, da bi ga premaknil, vendar nima dovolj moči. Sila deluje na kamen, vendar se ta ne premakne in delo ne pride.
2. Telo se giblje v koordinatnem sistemu, sile pa so enake nič ali pa so vse kompenzirane. To lahko opazimo med inercialnim gibanjem.
3. Ko je smer gibanja telesa pravokotna na silo. Ko se vlak premika vzdolž vodoravne črte, gravitacijska sila ne opravlja svojega dela.

Odvisno od določenih pogojev je lahko mehansko delo negativno in pozitivno. Torej, če so smeri in sile ter gibi telesa enaki, pride do pozitivnega dela. Primer pozitivnega dela je učinek gravitacije na padajočo kapljico vode. Če pa sta sila in smer gibanja nasprotni, potem pride do negativnega mehanskega dela. Primer takšne možnosti je dviganje balona in gravitacija, ki opravlja negativno delo. Kadar na telo deluje več sil, se takšno delo imenuje "rezultantno delo sile".

Značilnosti praktične uporabe (kinetična energija)

S teorije preidemo na praktični del. Ločeno bi morali govoriti o mehanskem delu in njegovi uporabi v fiziki. Kot se verjetno mnogi spomnijo, je vsa energija telesa razdeljena na kinetično in potencialno. Ko je telo v ravnotežju in se nikamor ne premika, je njegova potencialna energija enaka celotni energiji, njegova kinetična energija pa nič. Ko se gibanje začne, se potencialna energija začne zmanjševati, kinetična energija povečevati, vendar sta skupaj enaki celotni energiji predmeta. Za materialno točko je kinetična energija definirana kot delo sile, ki je točko pospešila od nič do vrednosti H, v obliki formule pa je kinetika telesa ½ * M * H, kjer je M masa. Če želite izvedeti kinetično energijo predmeta, ki je sestavljen iz številnih delcev, morate najti vsoto vseh kinetičnih energij delcev in to bo kinetična energija telesa.

Značilnosti praktične uporabe (potencialna energija)

V primeru, ko so vse sile, ki delujejo na telo, konzervativne in je potencialna energija enaka celotni, potem delo ni opravljeno. Ta postulat je znan kot zakon o ohranitvi mehanske energije. Mehanska energija v zaprtem sistemu je konstantna v časovnem intervalu. Ohranitveni zakon se pogosto uporablja za reševanje problemov iz klasične mehanike.

Značilnosti praktične uporabe (termodinamika)

V termodinamiki se delo, ki ga opravi plin med raztezanjem, izračuna z integralom tlaka, pomnoženim z prostornino. Ta pristop ni uporaben samo v primerih, ko obstaja natančna funkcija volumna, ampak tudi za vse procese, ki jih je mogoče prikazati v ravnini tlak/prostornina. Poznavanje mehanskega dela se uporablja tudi ne samo za pline, ampak za vse, kar lahko izvaja pritisk.

Značilnosti praktične uporabe v praksi (teoretična mehanika)

V teoretični mehaniki so vse zgoraj opisane lastnosti in formule podrobneje obravnavane, zlasti so to projekcije. Poda tudi lastno definicijo za različne formule mehanskega dela (primer definicije za Rimmerjev integral): mejo, h kateri stremi vsota vseh sil elementarnega dela, ko finost particije teži k nič, imenujemo delo sile vzdolž krivulje. Verjetno težko? A nič, s teoretično mehaniko vse. Da, in vseh mehanskih del, fizike in drugih težav je konec. Nadalje bodo le primeri in zaključek.

Mehanske delovne enote

SI za merjenje dela uporablja joule, medtem ko GHS uporablja erg:

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

Primeri mehanskega dela

Da bi končno razumeli tak koncept, kot je mehansko delo, bi morali preučiti nekaj ločenih primerov, ki vam bodo omogočili, da ga obravnavate z mnogih, vendar ne vseh strani:

1. Ko oseba dvigne kamen z rokami, se s pomočjo mišične moči rok pojavi mehansko delo;
2. Ko vlak vozi po tirnicah, ga vleče vlečna sila traktorja (električna lokomotiva, dizel lokomotiva itd.);
3. Če vzamete pištolo in streljate iz nje, potem bo zahvaljujoč sili pritiska, ki jo bodo ustvarili smodniški plini, delo opravljeno: krogla se premika vzdolž cevi pištole hkrati s povečanjem hitrosti same krogle. ;
4. Obstaja tudi mehansko delo, ko sila trenja deluje na telo in ga prisili k zmanjšanju hitrosti gibanja;
5. Zgornji primer s kroglami, ko se dvigajo v nasprotni smeri glede na smer gravitacije, je prav tako primer mehanskega dela, vendar poleg gravitacije deluje Arhimedova sila tudi pri dvigu vsega, kar je lažje od zraka.

Kaj je moč?

Na koncu se želim dotakniti teme moči. Delo, ki ga sila opravi v eni časovni enoti, se imenuje moč. Pravzaprav je moč taka fizikalna količina, ki je odraz razmerja med delom in določenim časovnim obdobjem, v katerem je bilo to delo opravljeno: M = P / B, kjer je M moč, P je delo, B je čas. Enota za moč SI je 1 vat. Watt je enak moči, ki opravi delo enega joula v eni sekundi: 1 W = 1J \ 1s.

Kaj to pomeni?

V fiziki je »mehansko delo« delo neke sile (gravitacije, prožnosti, trenja itd.) na telo, zaradi česar se telo premika.

Pogosto beseda "mehanski" preprosto ni napisana.
Včasih lahko zasledite izraz "telo je opravilo delo", kar v bistvu pomeni "sila, ki deluje na telo, je opravila delo."

Mislim - delam.

Grem - tudi delam.

Kje je tu mehansko delo?

Če se telo giblje pod vplivom sile, je opravljeno mehansko delo.

Rečeno je, da telo opravlja delo.
Natančneje bo tako: delo opravi sila, ki deluje na telo.

Delo označuje rezultat delovanja sile.

Sile, ki delujejo na človeka, nanj opravljajo mehansko delo in zaradi delovanja teh sil se človek premika.

Delo je fizikalna količina, ki je enaka zmnožku sile, ki deluje na telo, in poti, ki jo telo opravi pod delovanjem sile v smeri te sile.

A - mehansko delo,
F - moč,
S - prevožena razdalja.

Delo je opravljeno, če sta hkrati izpolnjena 2 pogoja: na telo deluje sila in ga
premika v smeri sile.

Delo ni opravljeno(tj. enako 0), če:
1. Sila deluje, telo pa se ne premika.

Na primer: na kamen delujemo s silo, vendar ga ne moremo premakniti.

2. Telo se premika, sila pa je enaka nič ali pa so vse sile kompenzirane (tj. rezultanta teh sil je enaka 0).
Na primer: pri gibanju po vztrajnosti se delo ne opravi.
3. Smer sile in smer gibanja telesa sta medsebojno pravokotni.

Na primer: ko se vlak premika vodoravno, gravitacija ne deluje.

Delo je lahko pozitivno ali negativno.

1. Če sta smer sile in smer gibanja telesa enaki, je opravljeno pozitivno delo.

Na primer: gravitacija, ki deluje na kapljico vode, ki pada navzdol, opravi pozitivno delo.

2. Če sta smer sile in gibanja telesa nasprotni, je opravljeno negativno delo.

Na primer: sila gravitacije, ki deluje na dvigajoči se balon, opravi negativno delo.

Če na telo deluje več sil, potem je skupno delo vseh sil enako delu nastale sile.

Enote dela

V čast angleškemu znanstveniku D. Joulu so enoto za delo poimenovali 1 Joule.

V mednarodnem sistemu enot (SI):
[A] = J = N m
1J = 1N 1m

Mehansko delo je enako 1 J, če se telo pod vplivom sile 1 N premakne za 1 m v smeri te sile.

Ko leti od palca osebe do kazalca
komar deluje - 0,000,000,000,000,000,000,000,000,001 J.

Človeško srce pri enem krčenju opravi približno 1 J dela, kar ustreza delu pri dvigovanju bremena 10 kg na višino 1 cm.

NA DELO, PRIJATELJI!