Sa ating pang-araw-araw na karanasan, ang salitang "trabaho" ay karaniwan. Ngunit ang isa ay dapat na makilala sa pagitan ng physiological na gawain at trabaho mula sa punto ng view ng agham ng pisika. Pag-uwi mo galing sa klase, sasabihin mo: “Oh, pagod na pagod ako!”. Ito ay isang pisyolohikal na trabaho. O, halimbawa, ang gawain ng pangkat sa kuwentong bayan"Turnip".
Fig 1. Magtrabaho sa pang-araw-araw na kahulugan ng salita
Pag-uusapan natin dito ang tungkol sa trabaho mula sa punto ng view ng pisika.
gawaing mekanikal nangyayari kapag ang puwersa ay gumagalaw sa isang katawan. Ang gawain ay tinutukoy Latin na titik A. Ang mas mahigpit na kahulugan ng trabaho ay ang mga sumusunod.
Ang gawain ng puwersa ay tinatawag pisikal na bilang, katumbas ng produkto ng magnitude ng puwersa sa pamamagitan ng distansya na nilakbay ng katawan sa direksyon ng puwersa.
Fig 2. Ang trabaho ay isang pisikal na dami
Ang formula ay may bisa kapag ang isang pare-parehong puwersa ay kumikilos sa katawan.
SA internasyonal na sistema Ang gawain ng mga yunit ng SI ay sinusukat sa joules.
Nangangahulugan ito na kung ang isang katawan ay gumagalaw ng 1 metro sa ilalim ng pagkilos ng isang puwersa ng 1 newton, pagkatapos ay 1 joule ng trabaho ang ginagawa ng puwersang ito.
Ang yunit ng trabaho ay ipinangalan sa Ingles na siyentipiko na si James Prescott Joule.
Larawan 3. James Prescott Joule (1818 - 1889)
Mula sa pormula para sa pagkalkula ng trabaho ay sumusunod na mayroong tatlong mga kaso kapag ang trabaho ay katumbas ng zero.
Ang unang kaso ay kapag ang isang puwersa ay kumikilos sa katawan, ngunit ang katawan ay hindi gumagalaw. Halimbawa, isang malaking puwersa ng grabidad ang kumikilos sa isang bahay. Ngunit wala siyang trabaho, dahil ang bahay ay hindi gumagalaw.
Ang pangalawang kaso ay kapag ang katawan ay gumagalaw sa pamamagitan ng pagkawalang-kilos, iyon ay, walang pwersang kumikilos dito. Halimbawa, sasakyang pangkalawakan gumagalaw sa intergalactic space.
Ang ikatlong kaso ay kapag ang isang puwersa ay kumikilos sa katawan patayo sa direksyon ng paggalaw ng katawan. Sa kasong ito, kahit na ang katawan ay gumagalaw, at ang puwersa ay kumikilos dito, ngunit walang paggalaw ng katawan sa direksyon ng puwersa.
Fig 4. Tatlong kaso kapag ang trabaho ay katumbas ng zero
Dapat ding sabihin na ang gawain ng isang puwersa ay maaaring negatibo. Kaya ito ay kung ang paggalaw ng katawan ay nangyayari laban sa direksyon ng puwersa. Halimbawa, kapag ang crane ay nag-angat ng load sa ibabaw ng lupa gamit ang isang cable, ang work of gravity ay negatibo (at ang paitaas na work ng elastic force ng cable, sa kabaligtaran, ay positibo).
Ipagpalagay natin na kapag nag-e-execute mga gawaing konstruksyon ang hukay ay dapat na natatakpan ng buhangin. Ang isang excavator ay mangangailangan ng ilang minuto upang gawin ito, at ang isang manggagawa na may pala ay kailangang magtrabaho nang ilang oras. Ngunit ang excavator at ang manggagawa ay gaganap sana ang parehong trabaho.
Fig 5. Ang parehong trabaho ay maaaring gawin sa magkaibang panahon
Upang makilala ang bilis ng trabaho sa pisika, ginagamit ang isang dami na tinatawag na kapangyarihan.
Ang kapangyarihan ay isang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng trabaho sa oras ng pagpapatupad nito.
Ang kapangyarihan ay ipinahiwatig ng isang Latin na titik N.
Ang yunit ng SI ng kapangyarihan ay ang watt.
Ang isang watt ay ang kapangyarihan kung saan ang isang joule ng trabaho ay tapos na sa isang segundo.
Ang yunit ng kapangyarihan ay pinangalanan sa Ingles na siyentipiko at imbentor ng steam engine na si James Watt.
Larawan 6. James Watt (1736 - 1819)
Pagsamahin ang formula para sa pagkalkula ng trabaho sa formula para sa pagkalkula ng kapangyarihan.
Alalahanin ngayon na ang ratio ng landas na dinaanan ng katawan, S, sa oras ng paggalaw t ay ang bilis ng katawan v.
kaya, kapangyarihan ay katumbas ng produkto numerical value puwersa sa bilis ng katawan sa direksyon ng puwersa.
Maginhawang gamitin ang formula na ito kapag nilulutas ang mga problema kung saan kumikilos ang isang puwersa sa isang katawan na gumagalaw sa isang kilalang bilis.
Bibliograpiya
- Lukashik V.I., Ivanova E.V. Koleksyon ng mga gawain sa pisika para sa mga baitang 7-9 institusyong pang-edukasyon. - ika-17 na ed. - M.: Enlightenment, 2004.
- Peryshkin A.V. Physics. 7 mga cell - ika-14 na ed., stereotype. - M.: Bustard, 2010.
- Peryshkin A.V. Koleksyon ng mga problema sa physics, grade 7-9: 5th ed., stereotype. - M: Exam Publishing House, 2010.
- Internet portal Physics.ru ().
- Internet portal Festival.1september.ru ().
- Internet portal Fizportal.ru ().
- Internet portal Elkin52.narod.ru ().
Takdang aralin
- Kailan katumbas ng zero ang trabaho?
- Ano ang gawaing ginawa sa landas na nilakbay sa direksyon ng puwersa? Sa kabilang direksyon?
- Anong gawain ang ginagawa ng friction force na kumikilos sa brick kapag gumagalaw ito ng 0.4 m? Ang friction force ay 5 N.
1. Mechanical work \ (A \) - isang pisikal na dami na katumbas ng produkto ng force vector na kumikilos sa katawan at ang displacement vector nito:\(A=\vec(F)\vec(S) \) . Trabaho - scalar, ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang numerical na halaga at isang yunit.
Ang yunit ng trabaho ay 1 joule (1 J). Ito ang gawaing ginawa ng puwersa ng 1 N sa isang landas na 1 m.
\[ [\,A\,]=[\,F\,][\,S\,]; [\,A\,]=1N\cdot1m=1J \]
2. Kung ang puwersa na kumikilos sa katawan ay gumagawa ng isang tiyak na anggulo \(\alpha \) kasama ang displacement, kung gayon ang projection ng puwersa \(F \) papunta sa X axis ay \(F_x \) (Fig 42).
Dahil \(F_x=F\cdot\cos\alpha \) , pagkatapos ay \(A=FS\cos\alpha \) .
Kaya, ang gawain ng isang pare-parehong puwersa ay katumbas ng produkto ng mga module ng puwersa at displacement vectors at ang cosine ng anggulo sa pagitan ng mga vectors na ito.
3. Kung ang puwersa \(F \) = 0 o ang displacement \(S \) = 0, kung gayon ang gawaing mekanikal ay zero \(A \) = 0. Ang gawain ay zero kung ang puwersang vector ay patayo sa displacement vector, t .e. \(\cos90^\circ \) \u003d 0. Kaya, ang gawain ng puwersa na nagbibigay ng centripetal acceleration sa katawan kapag ito pare-parehong galaw sa paligid ng bilog, dahil ang puwersang ito ay patayo sa direksyon ng paggalaw ng katawan sa anumang punto ng tilapon.
4. Ang gawaing ginawa ng isang puwersa ay maaaring maging positibo o negatibo. Ang gawain ay positibo \(A \) > 0 kung ang anggulo ay 90° > \(\alpha \) ≥ 0°; kung ang anggulo ay 180° > \(\alpha \) ≥ 90°, kung gayon ang gawain ay negatibo \(A \) < 0.
Kung ang anggulo \(\alpha \) = 0°, kung gayon \(\cos\alpha \) = 1, \(A=FS \) . Kung ang anggulo \(\alpha \) = 180°, kung gayon \(\cos\alpha \) = -1, \(A=-FS \) .
5. Sa libreng pagkahulog mula sa isang taas \\ (h \) isang katawan ng mass \\ (m \) gumagalaw mula sa posisyon 1 hanggang sa posisyon 2 (Larawan 43). Sa kasong ito, gumagana ang puwersa ng grabidad na katumbas ng:
\[ A=F_th=mg(h_1-h_2)=mgh \]
Kapag ang isang katawan ay gumagalaw nang patayo pababa, ang puwersa at displacement ay nakadirekta sa parehong direksyon, at ang gravity ay positibong gumagana.
Kung ang katawan ay tumaas, kung gayon ang puwersa ng grabidad ay nakadirekta pababa, at gumagalaw paitaas, kung gayon ang puwersa ng grabidad ay gumagawa ng negatibong gawain, i.e.
\[ A=-F_th=-mg(h_1-h_2)=-mgh \]
6.
Ang trabaho ay maaaring ilarawan nang grapiko. Ang figure ay nagpapakita ng isang graph ng dependence ng gravity sa taas ng katawan na may kaugnayan sa ibabaw ng Earth (Fig. 44). Sa graphically, ang gawain ng gravity ay katumbas ng lugar ng figure (parihaba) na nililimitahan ng graph, ang mga coordinate axes at ang patayo na nakataas sa abscissa axis
sa puntong \(h \) .
Ang graph ng dependence ng elastic force sa elongation ng spring ay isang tuwid na linya na dumadaan sa pinanggalingan (Fig. 45). Sa pamamagitan ng pagkakatulad sa gawain ng grabidad, ang gawain ng nababanat na puwersa ay katumbas ng lugar ng tatsulok na nakatali ng graph, ang mga coordinate axes at ang patayo na nakataas sa abscissa sa punto \ (x \ ).
\(A=Fx/2=kx\cdot x/2 \) .
7. Ang gawain ng grabidad ay hindi nakasalalay sa hugis ng tilapon kung saan gumagalaw ang katawan; depende ito sa inisyal at huling posisyon ng katawan. Hayaang lumipat muna ang katawan mula sa punto A hanggang sa punto B kasama ang landas na AB (Larawan 46). Ang gawaing ginawa ng gravity sa kasong ito
\[ A_(AB)=mgh \]
Ngayon hayaan ang katawan na lumipat mula sa punto A hanggang sa punto B, una sa kahabaan ng inclined plane AC, pagkatapos ay kasama ang base ng inclined plane BC. Ang gawain ng gravity kapag gumagalaw sa kahabaan ng sasakyang panghimpapawid ay zero. Ang gawain ng gravity kapag gumagalaw sa kahabaan ng AC ay katumbas ng produkto ng projection ng gravity sa inclined plane \(mg\sin\alpha \) at ang haba ng inclined plane, i.e. ang \(A_(AC)=mg\sin\alpha\cdot l\). Ang produkto \(l\cdot\sin\alpha=h \) . Pagkatapos \(A_(AC)=mgh \) . Ang gawain ng gravity kapag gumagalaw ang isang katawan kasama ang dalawang magkaibang mga tilapon ay hindi nakasalalay sa hugis ng tilapon, ngunit nakasalalay sa paunang at panghuling posisyon ng katawan.
Ang gawain ng nababanat na puwersa ay hindi rin nakasalalay sa hugis ng tilapon.
Ipagpalagay natin na ang katawan ay gumagalaw mula sa punto A hanggang sa punto B kasama ang tilapon ng ACB, at pagkatapos ay mula sa punto B hanggang sa punto A kasama ang tilapon BA. Kapag gumagalaw sa kahabaan ng trajectory ASW, ang puwersa ng gravity ay gumagawa ng positibong gawain, habang gumagalaw sa kahabaan ng trajectory B A, ang gawain ng gravity ay negatibo, katumbas ng ganap na halaga sa trabaho kapag gumagalaw sa kahabaan ng trajectory ASW. Samakatuwid, ang gawain ng grabidad kasama ang isang saradong tilapon ay zero. Ang parehong naaangkop sa gawain ng nababanat na puwersa.
Ang mga puwersa na ang trabaho ay hindi nakasalalay sa hugis ng tilapon at katumbas ng zero sa isang saradong tilapon ay tinatawag na konserbatibo. Kasama sa mga konserbatibong pwersa ang puwersa ng grabidad at puwersa ng pagkalastiko.
8. Ang mga puwersa na ang trabaho ay nakasalalay sa hugis ng landas ay tinatawag na di-konserbatibo. Ang puwersa ng friction ay hindi konserbatibo. Kung ang katawan ay gumagalaw mula sa punto A hanggang sa punto B (Larawan 47), una kasama ang isang tuwid na linya, at pagkatapos ay kasama ang isang putol na linya ng ASV, pagkatapos ay sa unang kaso, ang gawain ng friction force sa pangalawang \(A_( ABC)=A_(AC)+A_(CB) \) , \(A_(ABC)=-Fl_(AC)-Fl_(CB) \) .
Samakatuwid, ang gawain \(A_(AB) \) ay hindi kapareho ng gawa \(A_(ABC) \) .
9. Ang kapangyarihan ay isang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng trabaho sa pagitan ng oras kung kailan ito nakumpleto. Ang kapangyarihan ay tumutukoy sa bilis ng paggawa ng trabaho.
Ang kapangyarihan ay tinutukoy ng titik \(N\).
Power unit: \([N]=[A]/[t] \) . \\([N] \) \u003d 1 J / 1 s \u003d 1 J / s. Ang yunit na ito ay tinatawag na watt (W). Ang isang watt ay ang kapangyarihan kung saan ang 1 J ng trabaho ay tapos na sa 1 segundo.
10. Ang kapangyarihan na binuo ng makina ay katumbas ng: Ang ratio ng paggalaw sa oras ay ang bilis ng paggalaw:\(S/t = v \) . Saan \(N = Fv \) .
Makikita sa resultang formula na patuloy na lakas ang bilis ng drag ay direktang proporsyonal sa lakas ng engine.
Sa iba't ibang mga makina at mekanismo, ang mekanikal na enerhiya ay na-convert. Kapag ang enerhiya ay na-convert, ang trabaho ay tapos na. Kasabay nito, upang gawin kapaki-pakinabang na gawain bahagi lamang ng enerhiya ang natupok. Ang ilan sa mga enerhiya ay ginugugol sa paggawa ng trabaho laban sa mga puwersa ng alitan. Kaya, ang anumang makina ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang halaga na nagpapakita kung anong bahagi ng enerhiya na ipinadala dito ang ginagamit nang kapaki-pakinabang. Ang halagang ito ay tinatawag koepisyent kapaki-pakinabang na aksyon(kahusayan).
Ang koepisyent ng kahusayan ay tinatawag na halaga na katumbas ng ratio ng kapaki-pakinabang na gawain \((A_p) \) sa lahat ng gawaing ginawa \((A_c) \): \(\eta=A_p/A_c \) . Ipahayag ang kahusayan bilang isang porsyento.
Bahagi 1
1. Ang trabaho ay tinutukoy ng formula
1) \(A=Fv \)
2) \(A=N/t\)
3) \(A=mv \)
4) \(A=FS \)
2. Ang kargada ay pantay na itinataas nang patayo paitaas sa pamamagitan ng isang lubid na nakatali dito. Ang gawaing ginawa ng gravity sa kasong ito
1) katumbas ng zero
2) positibo
3) negatibo
4) Higit na elasticity ng work force
3. Ang kahon ay hinihila ng isang lubid na nakatali dito, na gumagawa ng isang anggulo na 60 ° sa abot-tanaw, na naglalapat ng puwersa na 30 N. Ano ang gawain ng puwersang ito kung ang modulus ng pag-aalis ay 10 m?
1) 300 J
2) 150 J
3) 3 J
4) 1.5 J
4. artipisyal na satellite Ang Earth, na ang masa ay \(m \) , ay gumagalaw nang pantay sa isang pabilog na orbit na may radius \(R \) . Ang gawaing ginawa ng grabidad sa panahong katumbas ng panahon ng rebolusyon ay katumbas ng
1) \(mgR \)
2) \(\pi mgR \)
3) \(2\pi mgR \)
4) \(0 \)
5. Ang isang kotse na may mass na 1.2 tonelada ay naglalakbay ng 800 m sa isang pahalang na kalsada. Anong gawain ang ginawa sa kasong ito ng friction force, kung ang coefficient ng friction ay 0.1?
1) -960 kJ
2) -96 kJ
3) 960 kJ
4) 96 kJ
6. Ang isang spring na may higpit na 200 N / m ay nakaunat ng 5 cm. Anong gawain ang gagawin ng elastic force kapag ang spring ay bumalik sa equilibrium?
1) 0.25 J
2) 5 J
3) 250 J
4) 500 J
7. Ang mga bola ng parehong masa ay gumulong pababa sa isang burol kasama ang tatlong magkakaibang mga chute, tulad ng ipinapakita sa figure. Sa anong kaso magiging pinakadakila ang gawain ng grabidad?
1) 1
2) 2
3) 3
4) ang trabaho sa lahat ng kaso ay pareho
8. Ang trabaho sa isang saradong landas ay zero
A. Mga puwersa ng alitan
B. Mga puwersa ng pagkalastiko
Ang tamang sagot ay
1) parehong A at B
2) A lang
3) lamang B
4) ni A o B
9. Ang SI unit ng kapangyarihan ay
1) J
2) W
3) J s
4) Nm
10. Ano ang kapaki-pakinabang na gawain kung ang gawaing ginawa ay 1000 J, at kahusayan ng makina 40 %?
1) 40000 J
2) 1000 J
3) 400 J
4) 25 J
11. Magtatag ng isang sulat sa pagitan ng gawain ng puwersa (sa kaliwang haligi ng talahanayan) at ang tanda ng trabaho (sa kanang haligi ng talahanayan). Sa iyong sagot, isulat ang mga napiling numero sa ilalim ng kaukulang mga titik.
PILIT NA TRABAHO
A. Ang gawain ng nababanat na puwersa kapag ang bukal ay nakaunat
B. Friction force work
B. Trabahong ginawa ng gravity kapag bumagsak ang isang katawan
TANDA NG TRABAHO
1) positibo
2) negatibo
3) katumbas ng zero
12. Mula sa mga pahayag sa ibaba, pumili ng dalawang tama at isulat ang kanilang mga numero sa talahanayan.
1) Ang gawain ng gravity ay hindi nakasalalay sa hugis ng tilapon.
2) Ang trabaho ay ginagawa sa anumang paggalaw ng katawan.
3) Ang gawain ng sliding friction force ay palaging negatibo.
4) Ang gawain ng nababanat na puwersa sa isang closed loop ay hindi katumbas ng zero.
5) Ang gawain ng friction force ay hindi nakasalalay sa hugis ng trajectory.
Bahagi 2
13. Ang winch ay pantay na nakakataas ng isang load na 300 kg sa taas na 3 m sa 10 s. Ano ang kapangyarihan ng winch?
Mga sagot
Gawaing mekanikal. Mga yunit ng trabaho.
Sa pang-araw-araw na buhay, sa ilalim ng konsepto ng "trabaho" naiintindihan natin ang lahat.
Sa pisika, ang konsepto Trabaho medyo iba. Ito ay isang tiyak na pisikal na dami, na nangangahulugan na maaari itong masukat. Sa pisika, pangunahin ang pag-aaral gawaing mekanikal .
Isaalang-alang ang mga halimbawa ng gawaing mekanikal.
Gumagalaw ang tren sa ilalim ng pagkilos ng puwersa ng traksyon ng de-koryenteng lokomotibo, habang gumagawa ng mekanikal na gawain. Kapag nagpaputok ng baril, gumagana ang puwersa ng presyon ng mga powder gas - ginagalaw nito ang bala sa kahabaan ng bariles, habang tumataas ang bilis ng bala.
Mula sa mga halimbawang ito, makikita na ang mekanikal na gawain ay ginagawa kapag ang katawan ay gumagalaw sa ilalim ng pagkilos ng isang puwersa. Ginagawa rin ang mekanikal na gawain sa kaso kapag ang puwersa na kumikilos sa katawan (halimbawa, ang friction force) ay binabawasan ang bilis ng paggalaw nito.
Nais na ilipat ang gabinete, pinindot namin ito nang may lakas, ngunit kung hindi ito gumagalaw nang sabay-sabay, hindi kami nagsasagawa ng mekanikal na gawain. Maaaring isipin ng isa ang kaso kapag ang katawan ay gumagalaw nang walang pakikilahok ng mga puwersa (sa pamamagitan ng pagkawalang-galaw), sa kasong ito, ang gawaing mekanikal ay hindi rin ginaganap.
Kaya, Ang mekanikal na gawain ay ginagawa lamang kapag ang isang puwersa ay kumikilos sa katawan at ito ay gumagalaw .
Madaling maunawaan na mas malaki ang puwersang kumikilos sa katawan at sa mas mahabang paraan, na pumasa sa katawan sa ilalim ng pagkilos ng puwersang ito, mas maraming gawain ang ginagawa.
Ang gawaing mekanikal ay direktang proporsyonal sa inilapat na puwersa at direktang proporsyonal sa distansyang nilakbay. .
Samakatuwid, sumang-ayon kaming sukatin ang gawaing mekanikal sa pamamagitan ng produkto ng puwersa at ang landas na naglakbay sa direksyong ito ng puwersang ito:
trabaho = puwersa × landas
saan A- Trabaho, F- lakas at s- layo ng nilakbay.
Ang yunit ng trabaho ay ang gawaing ginawa ng puwersa na 1 N sa isang landas na 1 m.
Yunit ng trabaho - joule (J ) ay ipinangalan sa English scientist na si Joule. kaya,
1 J = 1N m.
Ginamit din kilojoules (kJ) .
1 kJ = 1000 J.
Formula A = Fs naaangkop kapag ang kapangyarihan F ay pare-pareho at tumutugma sa direksyon ng paggalaw ng katawan.
Kung ang direksyon ng puwersa ay tumutugma sa direksyon ng paggalaw ng katawan, kung gayon ang puwersang ito ay positibong gumagana.
Kung ang paggalaw ng katawan ay nangyayari sa direksyon na kabaligtaran sa direksyon ng inilapat na puwersa, halimbawa, ang puwersa ng sliding friction, kung gayon ang puwersang ito ay gumagawa ng negatibong gawain.
Kung ang direksyon ng puwersa na kumikilos sa katawan ay patayo sa direksyon ng paggalaw, kung gayon ang puwersang ito ay hindi gumagana, ang gawain ay zero:
Sa hinaharap, nagsasalita ng mekanikal na gawain, tatawagin natin ito sa isang salita - trabaho.
Halimbawa. Kalkulahin ang gawaing ginawa kapag nag-aangat ng isang granite slab na may dami na 0.5 m3 hanggang sa taas na 20 m. Ang density ng granite ay 2500 kg / m 3.
Ibinigay:
ρ \u003d 2500 kg / m 3
Solusyon:
kung saan ang F ay ang puwersa na dapat ilapat upang pantay na iangat ang plato. Ang puwersa na ito ay katumbas ng modulus sa puwersa ng strand Fstrand na kumikilos sa plato, ibig sabihin, F = Fstrand. At ang puwersa ng grabidad ay maaaring matukoy ng masa ng plato: Ftyazh = gm. Kinakalkula namin ang masa ng slab, alam ang dami nito at density ng granite: m = ρV; s = h, ibig sabihin, ang landas ay katumbas ng taas ng pag-akyat.
Kaya, m = 2500 kg/m3 0.5 m3 = 1250 kg.
F = 9.8 N/kg 1250 kg ≈ 12250 N.
A = 12,250 N 20 m = 245,000 J = 245 kJ.
Sagot: A = 245 kJ.
Levers.Power.Enerhiya
Ang iba't ibang mga makina ay tumatagal ng iba't ibang oras upang gawin ang parehong gawain. Halimbawa, ang isang crane sa isang construction site sa loob ng ilang minuto ay umaangat itaas na palapag daan-daang mga gusaling ladrilyo. Kung ililipat ng isang manggagawa ang mga brick na ito, aabutin siya ng ilang oras upang gawin ito. Isa pang halimbawa. Ang isang kabayo ay maaaring mag-araro ng isang ektarya ng lupa sa loob ng 10-12 oras, habang ang isang traktor na may multi-share na araro ( bahagi ng araro- bahagi ng araro na pinuputol ang layer ng lupa mula sa ibaba at inililipat ito sa tambakan; multi-share - maraming pagbabahagi), ang gawaing ito ay gagawin sa loob ng 40-50 minuto.
Malinaw na ang isang crane ay gumagawa ng parehong trabaho nang mas mabilis kaysa sa isang manggagawa, at isang traktor na mas mabilis kaysa sa isang kabayo. Ang bilis ng trabaho ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang espesyal na halaga na tinatawag na kapangyarihan.
Ang kapangyarihan ay katumbas ng ratio ng trabaho sa oras kung kailan ito natapos.
Upang kalkulahin ang kapangyarihan, kinakailangan upang hatiin ang gawain sa oras kung kailan ginagawa ang gawaing ito. kapangyarihan = trabaho / oras.
saan N- kapangyarihan, A- Trabaho, t- oras ng trabaho tapos na.
Ang kapangyarihan ay isang pare-parehong halaga, kapag ang parehong gawain ay ginawa para sa bawat segundo, sa ibang mga kaso ang ratio A/t tinutukoy ang average na kapangyarihan:
N cf = A/t . Ang yunit ng kapangyarihan ay kinuha bilang ang kapangyarihan kung saan ang trabaho sa J ay ginagawa sa 1 s.
Ang yunit na ito ay tinatawag na watt ( Tue) bilang parangal sa isa pang English scientist na si Watt.
1 watt = 1 joule/ 1 segundo, o 1 W = 1 J/s.
Watt (joule bawat segundo) - W (1 J / s).
Ang mas malalaking yunit ng kapangyarihan ay malawakang ginagamit sa engineering - 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
Halimbawa. Hanapin ang kapangyarihan ng daloy ng tubig na dumadaloy sa dam, kung ang taas ng talon ng tubig ay 25 m, at ang rate ng daloy nito ay 120 m3 bawat minuto.
Ibinigay:
ρ = 1000 kg/m3
Solusyon:
Mass ng bumabagsak na tubig: m = ρV,
m = 1000 kg/m3 120 m3 = 120,000 kg (12 104 kg).
Ang puwersa ng grabidad na kumikilos sa tubig:
F = 9.8 m/s2 120,000 kg ≈ 1,200,000 N (12 105 N)
Trabaho kada minuto:
A - 1,200,000 N 25 m = 30,000,000 J (3 107 J).
Daloy ng daloy: N = A/t,
N = 30,000,000 J / 60 s = 500,000 W = 0.5 MW.
Sagot: N = 0.5 MW.
Ang iba't ibang mga motor ay may kapangyarihan mula sa daan-daan at ikasampu ng isang kilowatt (isang de-kuryenteng pang-ahit na motor, makinang pantahi) hanggang sa daan-daang libong kilowatts (tubig at steam turbine).
Talahanayan 5
Kapangyarihan ng ilang mga makina, kW.
Ang bawat makina ay may isang plato (pasaporte ng makina), na naglalaman ng ilang data tungkol sa makina, kabilang ang kapangyarihan nito.
Kapangyarihan ng tao sa normal na kondisyon trabaho sa average ay 70-80 watts. Ang paggawa ng mga pagtalon, pagtakbo sa hagdan, ang isang tao ay maaaring bumuo ng kapangyarihan hanggang sa 730 watts, at sa ilang mga kaso ay higit pa.
Mula sa formula N = A/t ito ay sumusunod na
Upang kalkulahin ang gawain, kinakailangan upang i-multiply ang kapangyarihan sa oras kung kailan isinagawa ang gawaing ito.
Halimbawa. Ang room fan motor ay may kapangyarihan na 35 watts. Gaano karaming trabaho ang ginagawa niya sa loob ng 10 minuto?
Isulat natin ang kalagayan ng problema at lutasin ito.
Ibinigay:
Solusyon:
A = 35 W * 600s = 21,000 W * s = 21,000 J = 21 kJ.
Sagot A= 21 kJ.
mga simpleng mekanismo.
Mula noong sinaunang panahon, ang tao ay gumagamit ng iba't ibang mga kagamitan sa paggawa ng mekanikal na gawain.
|
|
Alam ng lahat na ang isang mabigat na bagay (bato, cabinet, machine), na hindi maaaring ilipat sa pamamagitan ng kamay, ay maaaring ilipat sa isang medyo mahabang stick - isang pingga.
Naka-on sa sandaling ito pinaniniwalaan na sa tulong ng mga lever tatlong libong taon na ang nakalilipas sa panahon ng pagtatayo ng mga pyramids sa Sinaunang Ehipto sila ay gumalaw at nagbuhat ng mabibigat na mga slab ng bato sa isang mataas na taas.
Sa maraming mga kaso, sa halip na buhatin ang isang mabigat na karga sa isang tiyak na taas, maaari itong igulong o hilahin sa parehong taas sa isang hilig na eroplano o iangat gamit ang mga bloke.
Ang mga aparatong ginagamit sa pagbabago ng kapangyarihan ay tinatawag mga mekanismo .
Ang mga simpleng mekanismo ay kinabibilangan ng: mga lever at mga uri nito - bloke, tarangkahan; inclined plane at ang mga varieties nito - wedge, screw. Sa karamihan ng mga kaso, ang mga simpleng mekanismo ay ginagamit upang makakuha ng pakinabang sa lakas, ibig sabihin, upang madagdagan ang puwersa na kumikilos sa katawan nang maraming beses.
Ang mga simpleng mekanismo ay matatagpuan kapwa sa sambahayan at sa lahat ng kumplikadong mga makina ng pabrika at pabrika na nagpuputol, nag-twist at nagtatak ng malalaking sheet ng bakal o gumuhit ng pinakamagagandang mga sinulid kung saan ginawa ang mga tela. Ang parehong mga mekanismo ay matatagpuan sa modernong kumplikadong automata, pag-print at pagbibilang ng mga makina.
braso ng pingga. Ang balanse ng mga puwersa sa pingga.
Isaalang-alang ang pinakasimpleng at pinakakaraniwang mekanismo - ang pingga.
Ang pingga ay solid, na maaaring umikot sa paligid ng isang nakapirming suporta.
Ang mga figure ay nagpapakita kung paano ang isang manggagawa ay gumagamit ng isang crowbar upang iangat ang isang load bilang isang pingga. Sa unang kaso, isang manggagawa na may puwersa F pinindot ang dulo ng crowbar B, sa pangalawa - itinataas ang dulo B.
Kailangang malampasan ng manggagawa ang bigat ng kargada P- puwersa na nakadirekta patayo pababa. Para dito, iniikot niya ang crowbar sa paligid ng isang axis na dumadaan sa tanging hindi gumagalaw breaking point - ang fulcrum nito TUNGKOL SA. Puwersa F, kung saan kumikilos ang manggagawa sa pingga, mas kaunting puwersa P, kaya nakukuha ng manggagawa makakuha ng lakas. Sa tulong ng isang pingga, maaari mong buhatin ang napakabigat na kargada na hindi mo ito kayang buhatin nang mag-isa.
Ang figure ay nagpapakita ng isang pingga na ang axis ng pag-ikot ay TUNGKOL SA(fulcrum) ay matatagpuan sa pagitan ng mga punto ng aplikasyon ng mga puwersa A At SA. Ang ibang figure ay nagpapakita ng isang diagram ng pingga na ito. Parehong pwersa F 1 at F 2 na kumikilos sa pingga ay nakadirekta sa parehong direksyon.
Ang pinakamaikling distansya sa pagitan ng fulcrum at ng tuwid na linya kung saan kumikilos ang puwersa sa pingga ay tinatawag na braso ng puwersa.
Upang mahanap ang balikat ng puwersa, kinakailangan na ibaba ang patayo mula sa fulcrum hanggang sa linya ng pagkilos ng puwersa.Ang haba ng patayo na ito ay magiging balikat ng puwersang ito. Ang figure ay nagpapakita na OA- lakas ng balikat F 1; OV- lakas ng balikat F 2. Ang mga puwersang kumikilos sa pingga ay maaaring paikutin ito sa paligid ng axis sa dalawang direksyon: clockwise o counterclockwise. Oo, kapangyarihan F 1 ay umiikot sa pingga pakanan, at ang puwersa F 2 umiikot ito counterclockwise.
Ang kondisyon kung saan ang pingga ay nasa ekwilibriyo sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersang inilapat dito ay maaaring maitatag sa eksperimento. Kasabay nito, dapat tandaan na ang resulta ng pagkilos ng isang puwersa ay nakasalalay hindi lamang sa numerical value nito (modulus), kundi pati na rin sa punto kung saan ito inilalapat sa katawan, o kung paano ito itinuro.
Ang iba't ibang mga timbang ay sinuspinde mula sa pingga (tingnan ang Fig.) sa magkabilang panig ng fulcrum upang sa bawat oras na ang pingga ay mananatiling balanse. Ang mga puwersang kumikilos sa pingga ay katumbas ng mga bigat ng mga kargang ito. Para sa bawat kaso, ang mga module ng pwersa at ang kanilang mga balikat ay sinusukat. Mula sa karanasang ipinakita sa Figure 154, makikita na ang puwersa 2 H binabalanse ang kapangyarihan 4 H. Sa kasong ito, tulad ng makikita mula sa figure, ang balikat ng mas mababang puwersa ay 2 beses na mas malaki kaysa sa balikat ng mas malaking puwersa.
Sa batayan ng naturang mga eksperimento, ang kondisyon (panuntunan) ng balanse ng pingga ay itinatag.
Ang pingga ay nasa equilibrium kapag ang mga puwersang kumikilos dito ay inversely proportional sa mga balikat ng mga pwersang ito.
Ang panuntunang ito ay maaaring isulat bilang isang formula:
F 1/F 2 = l 2/ l 1 ,
saan F 1At F 2 - mga puwersang kumikilos sa pingga, l 1At l 2 , - ang mga balikat ng mga puwersang ito (tingnan ang Fig.).
Ang panuntunan para sa balanse ng pingga ay itinatag ni Archimedes sa paligid ng 287-212. BC e. (pero hindi ba sinabi sa huling talata na ang mga lever ay ginamit ng mga Egyptian? O dito mahalagang papel gumaganap ng salitang "naka-install"?)
Ito ay sumusunod mula sa panuntunang ito na ang isang mas maliit na puwersa ay maaaring balansehin sa isang pagkilos ng isang mas malaking puwersa. Hayaang ang isang braso ng pingga ay 3 beses na mas malaki kaysa sa isa (tingnan ang Fig.). Pagkatapos, paglalapat ng puwersa ng, halimbawa, 400 N sa punto B, posibleng magbuhat ng bato na tumitimbang ng 1200 N. Upang maiangat ang mas mabigat na karga, kinakailangan na dagdagan ang haba ng braso ng pingga kung saan ang kilos ng manggagawa.
Halimbawa. Gamit ang isang pingga, ang isang manggagawa ay nagbubuhat ng isang slab na tumitimbang ng 240 kg (tingnan ang Fig. 149). Anong puwersa ang inilalapat niya sa mas malaking braso ng pingga, na 2.4 m, kung ang mas maliit na braso ay 0.6 m?
Isulat natin ang kalagayan ng problema, at lutasin ito.
Ibinigay:
Solusyon:
Ayon sa lever equilibrium rule, F1/F2 = l2/l1, kung saan F1 = F2 l2/l1, kung saan F2 = P ang bigat ng bato. Timbang ng bato asd = gm, F = 9.8 N 240 kg ≈ 2400 N
Pagkatapos, F1 = 2400 N 0.6 / 2.4 = 600 N.
Sagot: F1 = 600 N.
Sa ating halimbawa, nalampasan ng manggagawa ang puwersang 2400 N sa pamamagitan ng paglalapat ng puwersa na 600 N sa pingga. Ngunit sa parehong oras, ang braso kung saan kumikilos ang manggagawa ay 4 na beses na mas mahaba kaysa sa kung saan kumikilos ang bigat ng bato. ( l 1 : l 2 = 2.4 m: 0.6 m = 4).
Sa pamamagitan ng paglalapat ng panuntunan ng pagkilos, ang isang mas maliit na puwersa ay maaaring balansehin ang isang mas malaking puwersa. Sa kasong ito, ang balikat ng mas maliit na puwersa ay dapat na mas mahaba kaysa sa balikat ng mas malaking puwersa.
Sandali ng kapangyarihan.
Alam mo na ang panuntunan ng balanse ng lever:
F 1 / F 2 = l 2 / l 1 ,
Gamit ang pag-aari ng proporsyon (ang produkto ng mga matinding termino nito ay katumbas ng produkto ng mga gitnang termino nito), isinusulat namin ito sa form na ito:
F 1l 1 = F 2 l 2 .
Sa kaliwang bahagi ng equation ay ang produkto ng puwersa F 1 sa kanyang balikat l 1, at sa kanan - ang produkto ng puwersa F 2 sa kanyang balikat l 2 .
Ang produkto ng modulus ng puwersa na umiikot sa katawan at braso nito ay tinatawag sandali ng puwersa; ito ay tinutukoy ng titik M. Kaya,
Ang isang pingga ay nasa ekwilibriyo sa ilalim ng pagkilos ng dalawang pwersa kung ang sandali ng puwersa na umiikot dito pakanan ay katumbas ng sandali ng puwersa na umiikot nito nang pakaliwa.
Ang tuntuning ito ay tinatawag panuntunan ng sandali , ay maaaring isulat bilang isang formula:
M1 = M2
Sa katunayan, sa eksperimento na aming isinaalang-alang, (§ 56) ang kumikilos na pwersa ay katumbas ng 2 N at 4 N, ang kanilang mga balikat, ayon sa pagkakabanggit, ay 4 at 2 lever pressure, ibig sabihin, ang mga sandali ng mga puwersang ito ay pareho kapag ang pingga ay nasa ekwilibriyo.
Ang sandali ng puwersa, tulad ng anumang pisikal na dami, ay maaaring masukat. Ang isang sandali ng puwersa ng 1 N ay kinuha bilang isang yunit ng sandali ng puwersa, ang balikat nito ay eksaktong 1 m.
Ang yunit na ito ay tinatawag na metro ng newton (N m).
Ang sandali ng puwersa ay nagpapakilala sa pagkilos ng puwersa, at nagpapakita na ito ay depende nang sabay-sabay sa modulus ng puwersa at sa balikat nito. Sa katunayan, alam na natin, halimbawa, na ang epekto ng puwersa sa isang pinto ay nakasalalay sa modulus ng puwersa at kung saan inilalapat ang puwersa. Ang pinto ay mas madaling i-on, mas malayo mula sa axis ng pag-ikot ang puwersa na kumikilos dito ay inilapat. Nut, ito ay mas mahusay na i-unscrew ang mahaba wrench kaysa maikli. Kung mas madaling magbuhat ng balde mula sa balon, mas mahaba ang hawakan ng gate, atbp.
Levers sa teknolohiya, pang-araw-araw na buhay at kalikasan.
Ang panuntunan ng lever (o ang panuntunan ng mga sandali) ay sumasailalim sa pagkilos ng iba't ibang uri ng mga tool at device na ginagamit sa teknolohiya at pang-araw-araw na buhay kung saan kinakailangan ang pagtaas ng lakas o sa kalsada.
Nagkakaroon tayo ng lakas kapag nagtatrabaho gamit ang gunting. Gunting - ito ay isang pingga(bigas), ang axis ng pag-ikot na nangyayari sa pamamagitan ng isang tornilyo na nagkokonekta sa magkabilang kalahati ng gunting. puwersang kumikilos F 1 ay ang muscular strength ng kamay ng taong pumipisil ng gunting. Salungat na puwersa F 2 - ang puwersa ng paglaban ng naturang materyal na pinutol ng gunting. Depende sa layunin ng gunting, iba ang kanilang device. Ang gunting sa opisina, na idinisenyo para sa paggupit ng papel, ay may mahahabang talim at hawakan na halos magkapareho ang haba. Hindi ito nangangailangan ng maraming puwersa sa pagputol ng papel, at ito ay mas maginhawa upang i-cut sa isang tuwid na linya na may mahabang talim. Ang mga gunting para sa pagputol ng sheet metal (Fig.) ay may mga hawakan na mas mahaba kaysa sa mga blades, dahil ang puwersa ng paglaban ng metal ay malaki at upang balansehin ito, ang balikat ng kumikilos na puwersa ay dapat na makabuluhang tumaas. Higit pang pagkakaiba sa pagitan ng haba ng mga hawakan at ang distansya ng bahagi ng pagputol at ang axis ng pag-ikot sa mga pamutol ng kawad(Fig.), Idinisenyo para sa pagputol ng wire.
Mga levers iba't ibang uri maraming sasakyan ang mayroon. Ang hawakan ng makinang panahi, mga pedal ng bisikleta o preno ng kamay, mga pedal ng kotse at traktor, mga key ng piano ay lahat ng mga halimbawa ng mga lever na ginagamit sa mga makina at kasangkapang ito.
Ang mga halimbawa ng paggamit ng mga lever ay ang mga hawakan ng mga bisyo at mga workbench, ang pingga ng isang drilling machine, atbp.
Ang pagkilos ng mga balanse ng pingga ay batay din sa prinsipyo ng pingga (Fig.). Ang sukat ng pagsasanay na ipinapakita sa figure 48 (p. 42) ay gumaganap bilang pantay na braso pingga . SA decimal scale ang braso kung saan nasuspinde ang tasa na may mga timbang ay 10 beses na mas mahaba kaysa sa brasong nagdadala ng karga. Ito ay lubos na nagpapadali sa pagtimbang ng malalaking karga. Kapag tumitimbang ng load sa isang decimal scale, i-multiply ang bigat ng mga timbang sa 10.
|
|
|
Ang aparato ng mga kaliskis para sa pagtimbang ng mga bagon ng kargamento ng mga kotse ay batay din sa panuntunan ng pingga.
Ang mga lever ay matatagpuan din sa iba't ibang parte katawan ng hayop at tao. Ito ay, halimbawa, mga braso, binti, panga. Maraming mga lever ang matatagpuan sa katawan ng mga insekto (pagbasa ng isang libro tungkol sa mga insekto at istraktura ng kanilang katawan), mga ibon, sa istraktura ng mga halaman.
Paglalapat ng batas ng balanse ng pingga sa bloke.
I-block ay isang gulong na may uka, na pinalakas sa may hawak. Isang lubid, kable o kadena ang dinadaanan sa kanal ng bloke.
|
|
Nakapirming bloke ang naturang bloke ay tinatawag, ang axis na kung saan ay naayos, at kapag nag-aangat ng mga naglo-load ay hindi ito tumataas at hindi bumabagsak (Fig.
Ang isang nakapirming bloke ay maaaring ituring bilang isang equal-arm lever, kung saan ang mga arm ng pwersa ay katumbas ng radius ng gulong (Fig.): OA = OB = r. Ang nasabing bloke ay hindi nagbibigay ng pakinabang sa lakas. ( F 1 = F 2), ngunit pinapayagan kang baguhin ang direksyon ng puwersa. Movable block ay isang bloke. ang axis kung saan tumataas at bumaba kasama ang pagkarga (Fig.). Ipinapakita ng figure ang kaukulang pingga: TUNGKOL SA- fulcrum ng pingga, OA- lakas ng balikat R At OV- lakas ng balikat F. Mula sa balikat OV 2 beses ang balikat OA, tapos ang lakas F 2 beses na mas kaunting kapangyarihan R:
F = P/2 .
kaya, ang movable block ay nagbibigay ng pakinabang sa lakas ng 2 beses .
Mapapatunayan din ito gamit ang konsepto ng moment of force. Kapag ang bloke ay nasa ekwilibriyo, ang mga sandali ng pwersa F At R ay pantay sa isa't isa. Ngunit ang balikat ng lakas F 2 beses ang lakas ng balikat R, na nangangahulugan na ang puwersa mismo F 2 beses na mas kaunting kapangyarihan R.
Karaniwan, sa pagsasagawa, ang isang kumbinasyon ng isang nakapirming bloke na may isang movable ay ginagamit (Fig.). Ang nakapirming bloke ay ginagamit para sa kaginhawahan lamang. Hindi ito nagbibigay ng pakinabang sa lakas, ngunit binabago ang direksyon ng puwersa. Halimbawa, pinapayagan ka nitong magbuhat ng kargada habang nakatayo sa lupa. Ito ay madaling gamitin para sa maraming tao o manggagawa. Gayunpaman, nagbibigay ito ng power gain na 2 beses na higit sa karaniwan!
Pagkakapantay-pantay ng trabaho kapag gumagamit ng mga simpleng mekanismo. Ang "gintong panuntunan" ng mekanika.
Ang mga simpleng mekanismo na aming isinasaalang-alang ay ginagamit sa pagganap ng trabaho sa mga kasong iyon kung kailan kinakailangan na balansehin ang isa pang puwersa sa pamamagitan ng pagkilos ng isang puwersa.
Naturally, ang tanong ay lumitaw: ang pagbibigay ng pakinabang sa lakas o landas, hindi ba ang mga simpleng mekanismo ay nagbibigay ng pakinabang sa trabaho? Ang sagot sa tanong na ito ay maaaring makuha mula sa karanasan.
Ang pagkakaroon ng balanse sa pingga ng dalawang puwersa ng magkaibang modulus F 1 at F 2 (fig.), i-set ang pingga sa paggalaw. Ito ay lumiliko out na para sa parehong oras, ang punto ng aplikasyon ng isang mas maliit na puwersa F 2 napupunta sa isang mahabang paraan s 2, at ang punto ng aplikasyon ng higit na puwersa F 1 - mas maliit na landas s 1. Matapos sukatin ang mga landas na ito at mga module ng puwersa, nalaman namin na ang mga landas na dinaraanan ng mga punto ng paggamit ng mga puwersa sa pingga ay inversely proportional sa mga puwersa:
s 1 / s 2 = F 2 / F 1.
Kaya, kumikilos sa mahabang braso ng pingga, nanalo tayo sa lakas, ngunit sa parehong oras nawalan tayo ng parehong halaga sa daan.
Produkto ng puwersa F sa daan s may trabaho. Ipinapakita ng aming mga eksperimento na ang gawaing ginawa ng mga puwersang inilapat sa pingga ay katumbas ng bawat isa:
F 1 s 1 = F 2 s 2, ibig sabihin. A 1 = A 2.
Kaya, kapag ginagamit ang leverage, ang panalo sa trabaho ay hindi gagana.
Sa paggamit ng pingga, maaari tayong manalo sa lakas man o sa layo. Kumilos sa pamamagitan ng puwersa sa maikling braso ng pingga, nakakakuha tayo sa distansya, ngunit natalo sa lakas sa parehong halaga.
Mayroong isang alamat na si Archimedes, na nasisiyahan sa pagtuklas ng panuntunan ng pingga, ay bumulalas: "Bigyan mo ako ng isang fulcrum, at ibabalik ko ang Earth!".
Syempre, hindi nakayanan ni Archimedes ang ganoong gawain kahit na binigyan siya ng fulcrum (na kailangang nasa labas ng Earth) at isang pingga ng kinakailangang haba.
Upang itaas ang lupa ng 1 cm lamang, ang mahabang braso ng pingga ay kailangang ilarawan ang isang arko na napakalaking haba. Aabutin ng milyun-milyong taon upang ilipat ang mahabang dulo ng pingga sa landas na ito, halimbawa, sa bilis na 1 m/s!
Hindi nagbibigay ng pakinabang sa trabaho at isang nakapirming bloke, na madaling i-verify sa pamamagitan ng karanasan (tingnan ang Fig.). Mga landas na tinatahak ng mga punto ng aplikasyon ng mga puwersa F At F, ay pareho, pareho ang mga puwersa, na nangangahulugan na ang gawain ay pareho.
Posibleng sukatin at ihambing sa bawat isa ang gawaing ginawa sa tulong ng isang movable block. Upang maiangat ang load sa taas na h sa tulong ng isang movable block, kinakailangan na ilipat ang dulo ng lubid kung saan nakakabit ang dinamometro, tulad ng ipinapakita ng karanasan (Fig.), sa taas na 2h.
kaya, nakakakuha ng pakinabang sa lakas ng 2 beses, natalo sila ng 2 beses sa daan, samakatuwid, ang movable block ay hindi nagbibigay ng pakinabang sa trabaho.
Ang mga siglo ng pagsasanay ay nagpakita na wala sa mga mekanismo ang nagbibigay ng pakinabang sa trabaho. Ang iba't ibang mga mekanismo ay ginagamit upang manalo sa lakas o sa paraan, depende sa mga kondisyon sa pagtatrabaho.
Alam na ng mga sinaunang siyentipiko ang tuntuning naaangkop sa lahat ng mekanismo: ilang beses tayong nanalo sa lakas, ilang beses tayong natalo sa distansya. Ang panuntunang ito ay tinawag na "gintong panuntunan" ng mekanika.
Ang kahusayan ng mekanismo.
Isinasaalang-alang ang aparato at pagkilos ng pingga, hindi namin isinasaalang-alang ang alitan, pati na rin ang bigat ng pingga. sa ilalim ng mga ideal na kondisyong ito, ang gawaing ginawa ng inilapat na puwersa (tatawagin natin itong gawain kumpleto), ay katumbas ng kapaki-pakinabang pag-angat ng mga kargada o pagtagumpayan ng anumang pagtutol.
Sa pagsasagawa, ang kabuuang gawaing ginawa ng mekanismo ay palaging medyo mas malaki kaysa sa kapaki-pakinabang na gawain.
Ang bahagi ng trabaho ay ginagawa laban sa puwersa ng friction sa mekanismo at sa pamamagitan ng paggalaw ng mga indibidwal na bahagi nito. Kaya, gamit ang isang movable block, kailangan mong dagdagan ang trabaho sa pag-angat ng block mismo, ang lubid at pagtukoy ng friction force sa axis ng block.
Anuman ang mekanismong pipiliin natin, ang kapaki-pakinabang na gawaing nagawa sa tulong nito ay palaging bahagi lamang ng kabuuang gawain. Kaya, na tinutukoy ang kapaki-pakinabang na gawain sa pamamagitan ng titik Ap, ang buong (ginastos) na gawain sa pamamagitan ng titik Az, maaari nating isulat:
pataas< Аз или Ап / Аз < 1.
Ang ratio ng kapaki-pakinabang na trabaho sa buong gawain ay tinatawag na kahusayan ng mekanismo.
Ang kahusayan ay dinaglat bilang kahusayan.
Kahusayan = Ap / Az.
Ang kahusayan ay karaniwang ipinahayag bilang isang porsyento at tinutukoy ng letrang Griyego na η, ito ay binabasa bilang "ito":
η \u003d Ap / Az 100%.
Halimbawa: Ang isang 100 kg na masa ay sinuspinde mula sa maikling braso ng pingga. Upang iangat ito, isang puwersa na 250 N ang inilapat sa mahabang braso. Ang pagkarga ay itinaas sa taas h1 = 0.08 m, habang ang punto ng aplikasyon puwersang nagtutulak bumaba sa taas h2 = 0.4 m. Hanapin ang kahusayan ng pingga.
Isulat natin ang kalagayan ng problema at lutasin ito.
Ibinigay :
Solusyon :
η \u003d Ap / Az 100%.
Buong (ginastos) trabaho Az = Fh2.
Kapaki-pakinabang na gawain Ап = Рh1
P \u003d 9.8 100 kg ≈ 1000 N.
Ap \u003d 1000 N 0.08 \u003d 80 J.
Az \u003d 250 N 0.4 m \u003d 100 J.
η = 80 J/100 J 100% = 80%.
Sagot : η = 80%.
pero" Golden Rule" ay ginagampanan din sa kasong ito. Bahagi ng kapaki-pakinabang na gawain - 20% nito - ay ginugugol sa pagtagumpayan ng alitan sa axis ng pingga at air resistance, gayundin sa paggalaw ng pingga mismo.
Ang kahusayan ng anumang mekanismo ay palaging mas mababa sa 100%. Sa pamamagitan ng pagdidisenyo ng mga mekanismo, ang mga tao ay may posibilidad na mapataas ang kanilang kahusayan. Upang gawin ito, ang alitan sa mga axes ng mga mekanismo at ang kanilang timbang ay nabawasan.
Enerhiya.
Sa mga pabrika at pabrika, ang mga makina at makina ay pinapatakbo ng mga de-koryenteng motor, na kumukonsumo ng enerhiyang elektrikal (kaya ang pangalan).
|
Ang isang naka-compress na bukal (bigas), nagtutuwid, gumagana, nakakataas ng kargada sa taas, o gumagawa ng isang kariton. Ang isang hindi natitinag na kargada na itinaas sa ibabaw ng lupa ay hindi gumagana, ngunit kung ang pagkarga na ito ay bumagsak, maaari itong gumana (halimbawa, maaari itong magmaneho ng isang tumpok sa lupa). Ang bawat gumagalaw na katawan ay may kakayahang gumawa ng trabaho. Kaya, lumiligid pababa sa isang hilig na eroplano metal na bola Isang (bigas), tumatama sa kahoy na bloke B, gumagalaw ito ng medyo malayo. Sa paggawa nito, ginagawa ang trabaho. Kung ang isang katawan o ilang nakikipag-ugnayang katawan (isang sistema ng mga katawan) ay maaaring gumawa ng trabaho, sinasabing mayroon silang enerhiya. Enerhiya - isang pisikal na dami na nagpapakita kung ano ang maaaring gawin ng isang katawan (o ilang katawan). Ang enerhiya ay ipinahayag sa sistema ng SI sa parehong mga yunit ng trabaho, ibig sabihin, sa joules. Kung mas maraming trabaho ang maaaring gawin ng isang katawan, mas maraming enerhiya ang mayroon ito. Kapag tapos na ang trabaho, nagbabago ang enerhiya ng mga katawan. Ang gawaing ginawa ay katumbas ng pagbabago sa enerhiya. Potensyal at kinetic na enerhiya.Potensyal (mula sa lat. lakas - posibilidad) ang enerhiya ay tinatawag na enerhiya, na tinutukoy ng magkaparehong posisyon ng mga nakikipag-ugnay na katawan at mga bahagi ng parehong katawan. Ang potensyal na enerhiya, halimbawa, ay may katawan na nakataas na may kaugnayan sa ibabaw ng Earth, dahil ang enerhiya ay nakasalalay sa relatibong posisyon nito at ng Earth. at ang kanilang atraksyon sa isa't isa. Kung isasaalang-alang natin ang potensyal na enerhiya ng isang katawan na nakahiga sa Earth na katumbas ng zero, kung gayon ang potensyal na enerhiya ng isang katawan na nakataas sa isang tiyak na taas ay matutukoy ng gawaing ginawa ng gravity kapag ang katawan ay bumagsak sa Earth. Tukuyin ang potensyal na enerhiya ng katawan E n dahil E = A, at ang gawain, tulad ng alam natin, ay katumbas ng produkto ng puwersa at landas, kung gayon A = Fh, saan F- grabidad. Kaya, ang potensyal na enerhiya En ay katumbas ng: E = Fh, o E = gmh, saan g- acceleration libreng pagkahulog, m- bigat ng katawan, h- ang taas kung saan nakataas ang katawan. Ang tubig sa mga ilog na hawak ng mga dam ay may malaking potensyal na enerhiya. Bumagsak, gumagana ang tubig, na pinapagana ang malalakas na turbine ng mga power plant. Ang potensyal na enerhiya ng isang copra hammer (Fig.) ay ginagamit sa konstruksiyon upang maisagawa ang gawain ng pagmamaneho ng mga tambak. Sa pamamagitan ng pagbubukas ng pinto na may spring, ang trabaho ay ginagawa upang mabatak (o i-compress) ang spring. Dahil sa nakuha na enerhiya, ang tagsibol, pagkontrata (o pagtuwid), ay gumagawa ng trabaho, pagsasara ng pinto. Ang enerhiya ng compressed at untwisted springs ay ginagamit, halimbawa, sa wrist watches, iba't ibang clockwork toys, atbp. Ang anumang nababanat na deformed na katawan ay nagtataglay ng potensyal na enerhiya. Ang potensyal na enerhiya ng compressed gas ay ginagamit sa pagpapatakbo ng mga heat engine, sa jackhammers, na malawakang ginagamit sa industriya ng pagmimina, sa pagtatayo ng mga kalsada, paghuhukay ng solidong lupa, atbp. Ang enerhiyang taglay ng isang katawan bilang resulta ng paggalaw nito ay tinatawag na kinetic (mula sa Greek. sinehan - paggalaw) enerhiya. Ang kinetic energy ng isang katawan ay tinutukoy ng titik E Upang. Ang gumagalaw na tubig, na nagtutulak sa mga turbine ng mga hydroelectric power plant, ay gumugugol ng kinetic energy nito at gumagana. Ang gumagalaw na hangin ay mayroon ding kinetic energy - ang hangin. Ano ang nakasalalay sa kinetic energy? Bumaling tayo sa karanasan (tingnan ang Fig.). Kung igulong mo ang bola A gamit ang iba't ibang taas, pagkatapos ay makikita mo na ang mas mataas na bola ay gumulong pababa, mas malaki ang bilis nito at mas lalo itong umuusad sa bar, ibig sabihin, ito ay gumagawa ng maraming trabaho. Nangangahulugan ito na ang kinetic energy ng isang katawan ay nakasalalay sa bilis nito. Dahil sa bilis, ang lumilipad na bala ay may malaking kinetic energy. Ang kinetic energy ng isang katawan ay nakasalalay din sa masa nito. Gawin natin muli ang ating eksperimento, ngunit magpapagulong tayo ng isa pang bola - isang mas malaking masa - mula sa isang hilig na eroplano. Lalong lilipat ang Block B, ibig sabihin, mas maraming gawain ang gagawin. Nangangahulugan ito na ang kinetic energy ng pangalawang bola ay mas malaki kaysa sa una. Kung mas malaki ang masa ng katawan at ang bilis kung saan ito gumagalaw, mas malaki ang kinetic energy nito. Ang formula para sa pagtukoy ng kinetic energy ng isang katawan ay: Ek \u003d mv ^ 2/2, saan m- bigat ng katawan, v ay ang bilis ng katawan. Ang kinetic energy ng mga katawan ay ginagamit sa teknolohiya. Ang tubig na napanatili ng dam, tulad ng nabanggit na, ay may malaking potensyal na enerhiya. Kapag bumabagsak mula sa dam, ang tubig ay gumagalaw at may parehong malaking kinetic energy. Nagmamaneho ito ng turbine na konektado sa isang generator. agos ng kuryente. Dahil sa kinetic energy ng tubig, nabubuo ang electrical energy. Ang enerhiya ng gumagalaw na tubig ay pinakamahalaga sa pambansang ekonomiya. Ang enerhiyang ito ay ginagamit ng malalakas na hydroelectric power plant. Ang enerhiya ng bumabagsak na tubig ay isang kapaligirang mapagkukunan ng enerhiya, hindi tulad ng enerhiya ng gasolina. Ang lahat ng mga katawan sa kalikasan, na nauugnay sa conditional zero na halaga, ay may potensyal o kinetic na enerhiya, at minsan pareho. Halimbawa, ang isang lumilipad na eroplano ay may parehong kinetic at potensyal na enerhiya na may kaugnayan sa Earth. Nakilala namin ang dalawang uri ng mekanikal na enerhiya. Ang iba pang mga uri ng enerhiya (electrikal, panloob, atbp.) ay isasaalang-alang sa ibang mga seksyon ng kursong pisika. Ang pagbabago ng isang uri ng mekanikal na enerhiya sa isa pa. Ang kababalaghan ng pagbabago ng isang uri ng mekanikal na enerhiya sa isa pa ay napaka-maginhawa upang obserbahan sa aparato na ipinapakita sa figure. Paikot-ikot ang thread sa paligid ng axis, itaas ang disk ng device. Ang disk na nakataas ay may ilang potensyal na enerhiya. Kung hahayaan mo, iikot at babagsak. Sa pagbagsak nito, ang potensyal na enerhiya ng disk ay bumababa, ngunit sa parehong oras ang kinetic energy nito ay tumataas. Sa pagtatapos ng taglagas, ang disk ay may reserbang kinetic energy na maaari itong muling tumaas halos sa dating taas nito. (Bahagi ng enerhiya ay ginugugol sa pagtatrabaho laban sa alitan, kaya ang disk ay hindi umabot sa orihinal na taas nito.) Sa pagbangon, ang disk ay bumagsak muli, at pagkatapos ay tumaas muli. Sa eksperimentong ito, kapag ang disk ay gumagalaw pababa, ang potensyal na enerhiya nito ay na-convert sa kinetic energy, at kapag gumagalaw pataas, ang kinetic energy ay na-convert sa potensyal. Ang pagbabagong-anyo ng enerhiya mula sa isang uri patungo sa isa pa ay nangyayari rin kapag ang dalawang nababanat na katawan ay tumama, halimbawa, isang bola ng goma sa sahig o isang bolang bakal sa isang bakal na plato. Kung magbubuhat ka ng bolang bakal (bigas) sa ibabaw ng bakal na plato at bitawan ito mula sa iyong mga kamay, mahuhulog ito. Habang bumagsak ang bola, bumababa ang potensyal na enerhiya nito, at tumataas ang kinetic energy nito, habang tumataas ang bilis ng bola. Kapag ang bola ay tumama sa plato, ang bola at ang plato ay mai-compress. Ang kinetic energy na taglay ng bola ay magiging potensyal na enerhiya ng compressed plate at ng compressed ball. Pagkatapos, dahil sa pagkilos ng mga nababanat na pwersa, ang plato at ang bola ay kukuha ng kanilang orihinal na hugis. Ang bola ay tatalbog sa plato, at ang kanilang potensyal na enerhiya ay muling magiging kinetic energy ng bola: ang bola ay tatalbog paitaas na may bilis na halos katumbas ng bilis nito sa sandali ng epekto sa plato. Habang tumataas ang bola, bumababa ang bilis ng bola, at samakatuwid ang kinetic energy nito, at tumataas ang potensyal na enerhiya. tumatalbog mula sa plato, ang bola ay tumataas sa halos parehong taas kung saan ito nagsimulang mahulog. Sa tuktok ng pag-akyat, ang lahat ng kinetic energy nito ay muling magiging potensyal na enerhiya. Ang mga likas na phenomena ay kadalasang sinasamahan ng pagbabago ng isang uri ng enerhiya sa isa pa. Ang enerhiya ay maaari ding ilipat mula sa isang katawan patungo sa isa pa. Kaya, halimbawa, kapag bumaril mula sa isang bow, ang potensyal na enerhiya ng isang nakaunat na bowstring ay na-convert sa kinetic energy ng isang lumilipad na arrow. |
Isa sa pinakamahalagang konsepto sa mechanics lakas ng trabaho .
Pilitin ang trabaho
Lahat pisikal na katawan sa mundo sa paligid natin ay itinatakda sa pamamagitan ng puwersa. Kung ang isang gumagalaw na katawan sa pareho o kabaligtaran ng direksyon ay apektado ng isang puwersa o ilang pwersa mula sa isa o higit pang mga katawan, pagkatapos ay sinasabi nila na tapos na ang trabaho .
Iyon ay, ang mekanikal na gawain ay ginagawa ng puwersa na kumikilos sa katawan. Kaya, ang puwersa ng traksyon ng isang de-koryenteng lokomotibo ay nagtatakda sa buong tren sa paggalaw, sa gayon ay gumaganap ng mekanikal na gawain. Ang bisikleta ay itinutulak ng lakas ng laman ng mga binti ng siklista. Samakatuwid, ang puwersang ito ay gumagawa din ng mekanikal na gawain.
Sa physics gawain ng puwersa tinatawag na pisikal na dami na katumbas ng produkto ng modulus ng puwersa, ang modulus ng pag-aalis ng punto ng aplikasyon ng puwersa at ang cosine ng anggulo sa pagitan ng mga vectors ng puwersa at pag-aalis.
A = F s cos (F, s) ,
saan F modulus ng puwersa,
s- modyul ng paggalaw .
Ang trabaho ay palaging ginagawa kung ang anggulo sa pagitan ng hangin ng puwersa at displacement ay hindi sero. Kung ang puwersa ay kumikilos sa kabaligtaran ng direksyon sa direksyon ng paggalaw, ang dami ng trabaho ay negatibo.
Ang trabaho ay hindi ginagawa kung walang pwersa na kumikilos sa katawan, o kung ang anggulo sa pagitan ng inilapat na puwersa at direksyon ng paggalaw ay 90 o (cos 90 o \u003d 0).
Kung hinihila ng kabayo ang kariton, ang lakas ng kalamnan ng kabayo, o ang puwersa ng traksyon na nakadirekta sa direksyon ng kariton, ay gumagana. At ang puwersa ng gravity, na kung saan ang driver ay pinindot ang cart, ay hindi gumagana, dahil ito ay nakadirekta pababa, patayo sa direksyon ng paggalaw.
Ang gawain ng isang puwersa ay isang scalar na dami.
SI unit ng trabaho - joule. Ang 1 joule ay ang gawaing ginawa ng puwersa ng 1 newton sa layo na 1 m kung ang direksyon ng puwersa at displacement ay pareho.
Kung maraming pwersa ang kumikilos sa isang katawan o materyal na punto, pinag-uusapan nila ang gawaing ginawa ng kanilang resultang puwersa.
Kung ang inilapat na puwersa ay hindi pare-pareho, kung gayon ang gawain nito ay kinakalkula bilang isang integral:
kapangyarihan
Ang puwersa na nagpapakilos sa katawan ay gumagawa ng mekanikal na gawain. Ngunit kung paano ginagawa ang gawaing ito, mabilis o mabagal, kung minsan ay napakahalagang malaman sa pagsasanay. Pagkatapos ng lahat, ang parehong gawain ay maaaring gawin sa iba't ibang panahon. Ang gawaing ginagawa ng isang malaking de-koryenteng motor ay maaaring gawin ng isang maliit na motor. Ngunit mas magtatagal siya para magawa iyon.
Sa mechanics, mayroong isang dami na nagpapakilala sa bilis ng trabaho. Ang halagang ito ay tinatawag kapangyarihan.
Ang kapangyarihan ay ang ratio ng gawaing ginawa sa isang tiyak na tagal ng panahon sa halaga ng panahong ito.
N= A /∆ t
A-prioryo A = F s cos α , A s/∆ t = v , samakatuwid
N= F v cos α = F v ,
saan F - puwersa, v bilis, α ay ang anggulo sa pagitan ng direksyon ng puwersa at direksyon ng bilis.
Yan ay kapangyarihan - ay ang scalar product ng force vector at ang velocity vector ng katawan.
Sa internasyonal na sistema ng SI, ang kapangyarihan ay sinusukat sa watts (W).
Ang kapangyarihan ng 1 watt ay ang gawain ng 1 joule (J) na ginawa sa 1 segundo (s).
Ang kapangyarihan ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng pagtaas ng puwersa na gumagawa ng gawain, o ang bilis kung saan natapos ang gawaing ito.
Upang matukoy ang mga katangian ng enerhiya ng paggalaw, ipinakilala ang konsepto ng mekanikal na gawain. At ito ay sa kanya sa kanya iba't ibang mga pagpapakita ang artikulo ay nakatuon. Upang maunawaan ang paksa ay parehong madali at medyo kumplikado. Taos-pusong sinubukan ng may-akda na gawin itong mas maliwanag at maunawaan, at maaari lamang umasa na ang layunin ay nakamit.
Ano ang gawaing mekanikal?
Ano ang tawag dito? Kung ang ilang puwersa ay gumagana sa katawan, at bilang isang resulta ng pagkilos ng puwersang ito, ang katawan ay gumagalaw, kung gayon ito ay tinatawag na mekanikal na gawain. Kapag nilapitan mula sa punto ng pananaw ng pang-agham na pilosopiya, maraming karagdagang mga aspeto ang maaaring makilala dito, ngunit sasaklawin ng artikulo ang paksa mula sa punto ng view ng pisika. Ang gawaing mekanikal ay hindi mahirap kung iisipin mong mabuti ang mga salitang nakasulat dito. Ngunit ang salitang "mekanikal" ay karaniwang hindi nakasulat, at ang lahat ay nabawasan sa salitang "trabaho". Ngunit hindi lahat ng trabaho ay mekanikal. Dito nakaupo ang isang lalaki at nag-iisip. Gumagana ba? Sa isip oo! Ngunit ito ba ay mekanikal na gawain? Hindi. Paano kung naglalakad ang tao? Kung ang katawan ay gumagalaw sa ilalim ng impluwensya ng isang puwersa, kung gayon ito ay mekanikal na gawain. Ang lahat ay simple. Sa madaling salita, ang puwersa na kumikilos sa katawan ay gumagawa (mekanikal) na gawain. At isa pang bagay: ito ay trabaho na maaaring makilala ang resulta ng pagkilos ng isang tiyak na puwersa. Kaya't kung ang isang tao ay naglalakad, ang ilang mga puwersa (friction, gravity, atbp.) ay nagsasagawa ng mekanikal na gawain sa isang tao, at bilang resulta ng kanilang pagkilos, binago ng isang tao ang kanyang punto ng lokasyon, sa madaling salita, gumagalaw siya.
Ang trabaho bilang isang pisikal na dami ay katumbas ng puwersa na kumikilos sa katawan, na pinarami ng landas na ginawa ng katawan sa ilalim ng impluwensya ng puwersang ito at sa direksyon na ipinahiwatig nito. Masasabi nating ang mekanikal na gawain ay ginawa kung ang 2 mga kondisyon ay sabay na natugunan: ang puwersa ay kumilos sa katawan, at ito ay lumipat sa direksyon ng pagkilos nito. Ngunit hindi ito ginawa o hindi ginanap kung kumilos ang puwersa, at hindi binago ng katawan ang lokasyon nito sa coordinate system. Narito ang maliliit na halimbawa kung saan hindi ginagawa ang mekanikal na gawain:
- Kaya't ang isang tao ay maaaring mahulog sa isang malaking bato upang ilipat ito, ngunit walang sapat na lakas. Ang puwersa ay kumikilos sa bato, ngunit hindi ito gumagalaw, at hindi nangyayari ang trabaho.
- Ang katawan ay gumagalaw sa coordinate system, at ang puwersa ay katumbas ng zero o lahat sila ay nabayaran. Ito ay mapapansin sa panahon ng inertial motion.
- Kapag ang direksyon kung saan gumagalaw ang katawan ay patayo sa puwersa. Habang umaandar ang tren pahalang na linya, hindi gumagana ang puwersa ng grabidad.
Depende sa ilang mga kundisyon, ang gawaing mekanikal ay maaaring negatibo at positibo. Kaya, kung ang mga direksyon at puwersa, at ang mga paggalaw ng katawan ay pareho, kung gayon ang positibong gawain ay nangyayari. Ang isang halimbawa ng positibong gawain ay ang epekto ng grabidad sa bumabagsak na patak ng tubig. Ngunit kung ang puwersa at direksyon ng paggalaw ay kabaligtaran, kung gayon ang negatibong gawaing mekanikal ay nangyayari. Ang isang halimbawa ng naturang opsyon ay ang pagsikat lobo at ang puwersa ng grabidad, na gumagawa ng negatibong gawain. Kapag ang isang katawan ay napapailalim sa impluwensya ng ilang pwersa, ang nasabing gawain ay tinatawag na "resultang puwersa ng trabaho".
Mga tampok ng praktikal na aplikasyon (kinetic energy)
Dumaan tayo mula sa teorya hanggang sa praktikal na bahagi. Hiwalay, dapat nating pag-usapan ang tungkol sa mekanikal na gawain at ang paggamit nito sa pisika. Tulad ng naaalala ng marami, ang lahat ng enerhiya ng katawan ay nahahati sa kinetic at potensyal. Kapag ang isang bagay ay nasa equilibrium at hindi gumagalaw kahit saan, ang potensyal na enerhiya nito ay kabuuang enerhiya, at ang kinetic ay zero. Kapag nagsimula ang paggalaw, ang potensyal na enerhiya ay nagsisimulang bumaba, ang kinetic na enerhiya ay tataas, ngunit sa kabuuan ay katumbas sila ng kabuuang enerhiya ng bagay. Para sa isang materyal na punto, ang kinetic energy ay tinukoy bilang ang gawain ng puwersa na nagpabilis sa punto mula sa zero hanggang sa halagang H, at sa formula form, ang kinetics ng katawan ay ½ * M * H, kung saan ang M ay ang masa. Upang malaman ang kinetic energy ng isang bagay na binubuo ng maraming particle, kailangan mong hanapin ang kabuuan ng lahat ng kinetic energy ng mga particle, at ito ang magiging kinetic energy ng katawan.
Mga tampok ng praktikal na aplikasyon (potensyal na enerhiya)
Sa kaso kung ang lahat ng mga puwersa na kumikilos sa katawan ay konserbatibo, at ang potensyal na enerhiya ay katumbas ng kabuuan, kung gayon walang gawaing ginagawa. Ang postulate na ito ay kilala bilang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya. Ang mekanikal na enerhiya sa saradong sistema ay pare-pareho sa paglipas ng panahon. Ang batas ng konserbasyon ay malawakang ginagamit upang malutas ang mga problema mula sa klasikal na mekanika.
Mga tampok ng praktikal na aplikasyon (thermodynamics)
Sa thermodynamics, ang gawaing ginawa ng isang gas sa panahon ng pagpapalawak ay kinakalkula ng integral ng pressure na pinarami ng volume. Naaangkop ang diskarteng ito hindi lamang sa mga kaso kung saan mayroong eksaktong function ng volume, kundi pati na rin sa lahat ng proseso na maaaring ipakita sa pressure/volume plane. Ang kaalaman sa gawaing mekanikal ay inilalapat din hindi lamang sa mga gas, ngunit sa lahat ng bagay na maaaring magbigay ng presyon.
Mga tampok ng praktikal na aplikasyon sa pagsasanay (theoretical mechanics)
SA teoretikal na mekanika ang lahat ng mga katangian at formula na inilarawan sa itaas ay isinasaalang-alang nang mas detalyado, lalo na, ito ay mga projection. Nagbibigay din siya ng sarili niyang kahulugan para sa iba't ibang pormula ng gawaing mekanikal (isang halimbawa ng kahulugan para sa integral ng Rimmer): ang limitasyon kung saan ang kabuuan ng lahat ng puwersa ng elementarya na trabaho ay may posibilidad kapag ang husay ng partisyon ay may posibilidad na zero ay tinatawag na gawain ng puwersa sa kahabaan ng kurba. Malamang mahirap? Pero wala, with theoretical mechanics lahat. Oo, at lahat ng gawaing mekanikal, pisika at iba pang kahirapan ay tapos na. Karagdagan magkakaroon lamang ng mga halimbawa at konklusyon.
Mga mekanikal na yunit ng trabaho
Gumagamit ang SI ng mga joule upang sukatin ang trabaho, habang ang GHS ay gumagamit ng ergs:
- 1 J = 1 kg m²/s² = 1 Nm
- 1 erg = 1 g cm²/s² = 1 dyne cm
- 1 erg = 10 −7 J
Mga halimbawa ng gawaing mekanikal
Upang sa wakas ay maunawaan ang gayong konsepto bilang gawaing mekanikal, kinakailangan na pag-aralan ang ilan indibidwal na mga halimbawa, na magbibigay-daan sa iyong isaalang-alang ito mula sa marami, ngunit hindi sa lahat ng panig:
- Kapag ang isang tao ay nag-angat ng isang bato gamit ang kanyang mga kamay, pagkatapos ay ang mekanikal na trabaho ay nangyayari sa tulong ng muscular strength ng mga kamay;
- Kapag ang isang tren ay naglalakbay kasama ang mga riles, ito ay hinihila ng puwersa ng traksyon ng traktor (electric locomotive, diesel locomotive, atbp.);
- Kung kukuha ka ng baril at putukan ito, pagkatapos ay salamat sa puwersa ng presyon na lilikha ng mga pulbos na gas, ang trabaho ay gagawin: ang bala ay inilipat kasama ang bariles ng baril sa parehong oras habang ang bilis ng bala mismo ay tumataas;
- Mayroon ding mekanikal na gawain kapag ang puwersa ng friction ay kumikilos sa katawan, na pinipilit itong bawasan ang bilis ng paggalaw nito;
- Ang halimbawa sa itaas kasama ang mga bola habang tumataas ang mga ito kabaligtaran na may kaugnayan sa direksyon ng puwersa ng grabidad, ay isa ring halimbawa ng gawaing mekanikal, ngunit bilang karagdagan sa puwersa ng grabidad, kumikilos din ang puwersa ni Archimedes kapag ang lahat ng mas magaan kaysa sa hangin ay tumaas.
Ano ang kapangyarihan?
Sa wakas, gusto kong hawakan ang paksa ng kapangyarihan. Ang gawaing ginawa ng puwersa sa isang yunit ng oras ay tinatawag na kapangyarihan. Sa katunayan, ang kapangyarihan ay isang pisikal na dami na sumasalamin sa ratio ng trabaho sa isang tiyak na tagal ng panahon kung saan ginawa ang gawaing ito: M = P / B, kung saan ang M ay kapangyarihan, P ay trabaho, B ay oras. Ang SI unit ng kapangyarihan ay 1 watt. Ang isang watt ay katumbas ng kapangyarihan na gumagawa ng gawain ng isang joule sa isang segundo: 1 W = 1J \ 1s.