İşin enerji ile ifadesi. Mekanik iş: tanım ve formül

katsayı yararlı eylem bir mekanizma veya cihaz tarafından gerçekleştirilen yararlı işin harcanan işe oranını gösterir. Genellikle harcanan iş, bir cihazın iş yapmak için tükettiği enerji miktarı olarak alınır.

İhtiyacın olacak

1. - otomobil;
2. - termometre;
3. - hesap makinesi.

Talimat

1. Oranı hesaplamak için kullanışlı hareketler(verimlilik) yararlı Ap işini harcanan Az işine bölün ve sonucu %100 ile çarpın (verimlilik = Ap/Az∙100%). Sonucu yüzde olarak alın.
2. Bir ısı motorunun verimini hesaplarken, mekanizmanın yaptığı mekanik işi yararlı iş olarak kabul edin. Harcanan iş için, motor için enerji kaynağı olan yanmış yakıtın açığa çıkardığı ısı miktarını alın.
3. Örnek. Bir araba motorunun ortalama çekiş gücü 882 N'dir. 100 km'de 7 kg benzin tüketir. Motorunun verimliliğini belirleyin. Önce faydalı bir iş bul. F kuvvetinin S mesafesiyle çarpımı, cismin etkisi altında yendiği Ап=F∙S'ye eşittir. 7 kg benzin yakıldığında açığa çıkacak ısı miktarını belirleyin, bu harcanan iş Аз=Q=q∙m olacaktır, burada q yakıtın özgül yanma ısısıdır, benzin için 42∙10^'dir. 6 J/kg ve m bu yakıtın kütlesidir. Motor verimliliği, verimlilik=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=%30'a eşit olacaktır.
4. AT Genel dava işin gazla yapıldığı herhangi bir ısı motorunun (içten yanmalı motor, buhar motoru, türbin vb.) kullanışlı hareketlerısıtıcı Q1 tarafından verilen ve buzdolabı Q2 tarafından alınan ısı arasındaki farka eşit, ısıtıcı ve buzdolabı arasındaki ısı farkını bulun ve ısıtıcının ısısına bölün Verim = (Q1-Q2)/Q1 . Burada verimlilik 0'dan 1'e kadar alt katlarda ölçülür, sonucu yüzdeye dönüştürmek için 100 ile çarpın.
5. İdeal bir ısı motorunun (Carnot motoru) verimini elde etmek için, ısıtıcı T1 ve soğutucu T2 arasındaki sıcaklık farkının ısıtıcının sıcaklığına oranını COP=(T1-T2)/T1 bulunuz. Bu, belirli bir ısıtıcı ve buzdolabı sıcaklıkları ile belirli bir ısı makinesi tipi için mümkün olan maksimum verimliliktir.
6. Bir elektrik motoru için, gücün ürünü olarak harcanan işi ve çalışma süresini bulun. Örneğin, 3,2 kW gücündeki bir vinç elektrik motoru, 800 kg'lık bir yükü 10 s'de 3,6 m yüksekliğe kaldırıyorsa, verimi, faydalı işin Ap=m∙g∙h oranına eşittir; burada m yükün kütlesi, g≈10 m / s² serbest düşme ivmesi, h - yükün kaldırıldığı yükseklik ve harcanan iş Az \u003d P∙t, burada P motor gücü, t çalışma zamanı. Verimliliği belirlemek için formülü elde edin = Ap / Az ∙ %100 = (m ∙ g ∙ h) / (Р ∙ t) ∙ %100 =% = (800 ∙ 10 ∙ 3,6) / (3200 ∙ 10) ∙ %100 = %90

Yararlı çalışmanın formülü nedir?

Şu veya bu mekanizmayı kullanarak, hedefe ulaşmak için gerekeni her zaman aşan işler yaparız. Buna göre, toplam veya harcanan iş Az ile faydalı iş An arasında bir ayrım yapılır. Örneğin, amacımız m kütleli bir yükü H yüksekliğine kaldırmaksa, o zaman yararlı iş yalnızca yüke etki eden yerçekimi kuvvetinin üstesinden gelmekten kaynaklanır. Yükün düzgün bir şekilde kaldırılmasıyla, uyguladığımız kuvvet yükün yerçekimi kuvvetine eşit olduğunda, bu iş aşağıdaki gibi bulunabilir:
bir =FH= mgH

Fizik tanım formülünde iş nedir. nn

Viktor Çernobrovin

Fizikte "mekanik iş", bir kuvvetin (yerçekimi, esneklik, sürtünme vb.) bir vücut üzerinde yaptığı ve bunun sonucunda vücudun hareket ettiği iştir. Bazen "vücut işi yaptı" ifadesini bulabilirsiniz, bu da temelde "vücuda etki eden kuvvet işi yaptı" anlamına gelir.

Evgeny Makarov

bir iş var fiziksel miktar, sayısal olarak kuvvetin ürününe ve bu kuvvetin hareket yönündeki ve onun neden olduğu yer değiştirmeye eşittir.
Buna göre formül A = F*s. Yöndeki hareket kuvvetin yönü ile çakışmazsa açının kosinüsü görünür.

Aysha Allakulova

roma serçeleri

İş, belirli bir sonucu elde etmeyi amaçlayan, zihinsel veya fiziksel çabanın uygulanmasını gerektiren bir süreçtir. Genellikle belirleyen iştir sosyal durum kişi. Ve aslında toplumdaki ilerlemenin ana motorudur. Bir fenomen olarak iş, yalnızca canlı organizmalarda ve her şeyden önce insanlarda doğasında vardır.

Tamirci

Mekanik iş, sayısal değere, kuvvetin yönüne (kuvvetler) ve bir noktanın (noktalar) yer değiştirmesine bağlı olarak bir kuvvetin veya kuvvetlerin bir vücut veya sistem üzerindeki etkisinin skaler niceliksel bir ölçüsü olan fiziksel bir niceliktir. , gövde veya sistem.

Formülü anlamama yardım et!

Syoma

her durumda, farklı faydalı enerjiyi dikkate alıyoruz, ancak genellikle ilgilendiğimiz iş veya ısıdır (örneğin, gazın pistonu hareket ettirme işi) ve harcanan enerji, yapmak için ihanet ettiğimiz enerjidir. her şeyimiz çalışıyor (örneğin, içinde gaz bulunan pistonlu bir silindir altında yakacak odunun yanması sırasında açığa çıkan enerji, genleşerek yararlı olduğunu düşündüğümüz işi yaptı)
işte böyle olması gerekiyor

Örnek olarak bir buharlı lokomotifi ele alalım.
x km yol almak için y ton kömür gerekir. Kömürün yanması sırasında, yalnızca Q1 ısı salınacak, ancak tüm ısı yararlı işe dönüştürülmeyecektir (termodinamik yasalarına göre bu imkansızdır). Bu durumda faydalı iş, lokomotifin hareketidir.
Direnç kuvveti F'nin hareket sırasında lokomotif üzerine etki etmesine izin verin (mekanizmalardaki sürtünme ve diğer faktörler nedeniyle ortaya çıkar).
Yani lokomotif x km kat ettikten sonra işi yapacaktır Q2 = x*F
Böylece,
Q1 - harcanan enerji
Q2 - faydalı çalışma

DeltaQ \u003d (Q1 - Q2) - sürtünmenin üstesinden gelmek, çevredeki havayı ısıtmak vb. için harcanan enerji.

Teknik Destek

Verimlilik - harcanacak faydalı ÇALIŞMA.
Örneğin, verim = %60, ısıtma, maddenin yanmasından 60 joule alır. Bu yararlı bir iştir.
Harcananla, yani ısıtma için 60 J kullanıldığında ne kadar ısı açığa çıktığıyla ilgileniyoruz.
İmzalayalım.

Verimlilik=Apol/Azatr
0,6=60/Azatr
Azatr=60/0.6=100J

Gördüğünüz gibi, bir madde bu verimlilikte yanarsa ve yanma sırasında 100 J (harcanan iş) açığa çıkarsa, o zaman ısıtmaya sadece% 60, yani 60 J (yararlı iş) gitti. Isının geri kalanı dağıldı.

Prokhorov Anton

Kelimenin tam anlamıyla anlaşılmalıdır: Eğer Konuşuyoruz termal enerji hakkında, o zaman yakıtın harcanan enerjiyi verdiğini ve hedefimize ulaşmak için kullanmayı başardığımız enerjiyi, örneğin bir tencere suyun aldığı enerjiyi faydalı olarak değerlendiriyoruz.
Yararlı enerji her zaman harcanan enerjiden daha azdır!

Futynehf

Verimlilik katsayısı yüzde olarak ifade edilir, harcanan toplamdan faydalı çalışmaya giden yüzdeyi karakterize eder. Daha basit bir ifadeyle harcanan enerji, faydalı enerji + sistemdeki ısı kaybı enerjisi (eğer ısıdan bahsediyorsak vb.) Sürtünmedir. bir arabayı kastediyorsan egzoz gazlarıyla ısıt

verimliliğin formülü? İş yararlı ve eksiksiz mi?

yörünge takımyıldızı

Yeterlik
Yeterlik
(verimlilik), enerjinin dönüştürülmesi veya aktarılmasıyla ilgili olarak bir sistemin (cihaz, makine) verimliliğinin bir özelliği; kullanılan faydalı enerjinin sistem tarafından alınan toplam enerji miktarına oranı ile belirlenir; genellikle h = Wfull/Wcymmary ile gösterilir.
AT elektrik motorları verimlilik - gerçekleştirilen (faydalı) mekanik işin kaynaktan alınan elektrik enerjisine oranı; ısı motorlarında - yararlı mekanik işin harcanan ısı miktarına oranı; elektrik transformatörlerinde - ikincil sargıda alınan elektromanyetik enerjinin birincil sargı tarafından tüketilen enerjiye oranı. Verimliliği hesaplamak için farklı şekiller enerji ve mekanik iş, ısının mekanik eşdeğeri ve diğer benzer oranlara dayalı olarak aynı birimlerde ifade edilir. Verimlilik kavramı, genelliği nedeniyle, birleşik bir bakış açısıyla karşılaştırmayı ve değerlendirmeyi mümkün kılar. çeşitli sistemler nükleer reaktörler gibi elektrik jeneratörleri ve motorlar, termik santraller, yarı iletken cihazlar, biyolojik nesneler vb.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Work_force
Faydalı yük, bilim ve teknolojinin birçok alanında kullanılan bir terimdir.
Genellikle, "verimlilik" parametresi, yükün "ağırlığının" sistemin toplam "ağırlığına" oranı olarak eklenir. Bu durumda, "ağırlık" hem kilogram / ton hem de bit (ağ üzerinden paket iletirken) veya dakika / saat (işlemci süresinin verimliliği hesaplanırken) veya diğer birimler cinsinden ölçülebilir.
http://en.wikipedia.org/wiki/Payload

Yararlı iş nedir ve harcanan iş nedir?

Vladimir Popov

Şu veya bu mekanizmayı kullanarak, hedefe ulaşmak için gerekeni her zaman aşan işler yaparız. Buna göre, toplam veya harcanan iş Az ile faydalı iş An arasında bir ayrım yapılır. Örneğin, amacımız w kütleli bir yükü H yüksekliğine kaldırmaksa, o zaman yararlı iş, yalnızca yüke etkiyen yerçekimi kuvvetinin üstesinden gelmekten kaynaklanır. Yükün düzgün bir şekilde kaldırılmasıyla, uyguladığımız kuvvet yükün yerçekimi kuvvetine eşit olduğunda, bu iş aşağıdaki gibi bulunabilir:

Yükü kaldırmak için bir blok veya başka bir mekanizma kullanırsak, yükün yerçekimine ek olarak, mekanizmaya etki eden sürtünme kuvvetinin yanı sıra mekanizmanın parçalarının yerçekiminin de üstesinden gelmemiz gerekir. Örneğin, hareketli bir blok kullanarak, gerçekleştirmek zorunda kalacağız. ekstra iş bloğun kendisini bir kablo ile kaldırarak ve bloğun eksenindeki sürtünme kuvvetinin üstesinden gelerek. Ek olarak, güç kazanarak, yolda her zaman kaybederiz (bununla ilgili daha fazlası aşağıda), bu da işi etkiler. Bütün bunlar, harcadığımız işin daha faydalı olmasına yol açar:
Az > Ap.
Yararlı iş, her zaman, bir kişinin bir mekanizma kullanarak yaptığı toplam çalışmanın yalnızca bir parçasıdır.
Harcanan tüm işten yararlı işin ne kadarının geldiğini gösteren fiziksel nicelik, mekanizmanın verimliliği olarak adlandırılır.

Muhteşem

Verimlilik (verimlilik), harcanan toplam işin ne kadarının faydalı iş olduğunu gösterir.
Verimliliği bulmak için, yararlı işin harcanan işe oranını bulmanız gerekir:

Hareketin enerji özellikleri, mekanik iş kavramı veya bir kuvvetin işi temelinde tanıtılır.

Sabit bir F kuvveti tarafından gerçekleştirilen A işi →, kuvvet ve yer değiştirme modüllerinin çarpımının açının kosinüsü ile çarpımına eşit fiziksel bir niceliktir α kuvvet vektörleri F → ve yer değiştirme s → arasında bulunur.

Bu tanım, Şekil 1'de tartışılmaktadır. on sekiz bir .

İş formülü şu şekilde yazılır:

A = F s cos α .

İş, skaler bir niceliktir. Bu, (0 ° ≤ α) noktasında pozitif olmayı mümkün kılar.< 90 °) , отрицательной при (90 ° < α ≤ 180 °) . Когда задается прямой угол α , тогда совершаемая сила равняется нулю. Единицы измерения работы по системе СИ - джоули (Д ж) .

Bir joule, 1 N'lik bir kuvvetin kuvvet yönünde 1 m hareket etmek için yaptığı işe eşittir.

Resim 1 . on sekiz bir . İş gücü F → : A = F s cos α = F s s

F s → F kuvveti → hareket yönüne s → kuvvet yansıtıldığında, kuvvet sabit kalmaz ve küçük yer değiştirmeler için işin hesaplanması Δ s i aşağıdaki formüle göre özetlenir ve üretilir:

bir = ∑ ∆ Bir ben = ∑ F s ben ∆ s ben .

Bu iş miktarı limitten (Δ s i → 0) hesaplanır ve ardından integrale girer.

Çalışmanın grafik görüntüsü, Şekil 1'deki F s (x) grafiğinin altında bulunan eğrisel şeklin alanından belirlenir. on sekiz 2.

Resim 1 . on sekiz 2. İşin grafik tanımı Δ A ben = F s ben Δ s ben .

Koordinata bağlı kuvvete bir örnek, Hooke yasasına uyan bir yayın elastik kuvvetidir. Yayı germek için, modülü yayın uzamasıyla orantılı olan bir F → kuvveti uygulamak gerekir. Bu, Şekil 1'de görülebilir. on sekiz 3.

Resim 1 . on sekiz 3. Gerilmiş yay. F → dış kuvvetinin yönü, s → yer değiştirme yönü ile çakışmaktadır. F s = k x , burada k, yayın sertliğidir.

F → y p p = - F →

Dış kuvvet modülünün x koordinatlarına bağımlılığı, düz bir çizgi kullanılarak grafikte gösterilebilir.

Resim 1 . on sekiz dört Yay gerilirken dış kuvvet modülünün koordinata bağımlılığı.

Yukarıdaki şekilden, üçgenin alanını kullanarak yayın sağ serbest ucunun dış kuvveti üzerinde iş bulmak mümkündür. Formül şeklini alacak

Bu formül, bir yay sıkıştırıldığında bir dış kuvvet tarafından yapılan işi ifade etmek için uygulanabilir. Her iki durum da F → y p p elastik kuvvetinin F → dış kuvvetinin işine eşit olduğunu, ancak ters işaretli olduğunu gösterir.

Tanım 2

Cisme birkaç kuvvet etki ederse, toplam iş formülü, vücut üzerinde yapılan tüm işlerin toplamı gibi görünecektir. Bir cisim ileri doğru hareket ettiğinde, kuvvetlerin uygulama noktaları aynı şekilde hareket eder, yani Genel çalışma kuvvetlerin toplamı, uygulanan kuvvetlerin bileşkesinin işine eşit olacaktır.

Resim 1 . on sekiz 5. mekanik iş modeli.

gücün belirlenmesi

Güç kuvvetin birim zamanda yaptığı iştir.

N ile gösterilen fiziksel güç miktarının kaydı, A işinin yapılan işin t zaman aralığına oranı şeklini alır, yani:

Tanım 4

SI sistemi, güç birimi olarak, 1 saniyede 1 J iş yapan bir kuvvetin gücüne eşit olan watt'ı (Wt) kullanır.

Metinde bir hata fark ederseniz, lütfen onu vurgulayın ve Ctrl+Enter tuşlarına basın.

Mekanik iş. İş birimleri.

Günlük hayatta "iş" kavramından her şeyi anlıyoruz.

Fizikte, kavram İş biraz farklı Bu belirli bir fiziksel niceliktir, yani ölçülebilir. Fizikte, çalışma öncelikle mekanik iş .

Mekanik çalışma örneklerini düşünün.

Tren, mekanik iş yaparken elektrikli lokomotifin çekiş kuvvetinin etkisi altında hareket eder. Bir silah ateşlendiğinde, toz gazların basınç kuvveti işe yarar - merminin hızı artarken mermiyi namlu boyunca hareket ettirir.

Bu örneklerden, vücut bir kuvvetin etkisi altında hareket ettiğinde mekanik iş yapıldığı görülebilir. Vücuda etki eden kuvvetin (örneğin sürtünme kuvveti) hareket hızını düşürmesi durumunda da mekanik çalışma yapılır.

Kabini hareket ettirmek isteyerek üzerine kuvvetle bastırıyoruz ama aynı anda hareket etmiyorsa mekanik iş yapmıyoruz. Vücudun kuvvetlerin katılımı olmadan (ataletle) hareket ettiği bir durum hayal edilebilir, bu durumda mekanik iş de yapılmaz.

Yani, mekanik iş, yalnızca vücuda bir kuvvet etkidiğinde ve hareket ettiğinde yapılır. .

Cisme etki eden kuvvet ne kadar büyükse ve cismin bu kuvvetin etkisi altında geçtiği yol ne kadar uzunsa, yapılan işin de o kadar büyük olduğunu anlamak kolaydır.

Mekanik iş, uygulanan kuvvetle ve kat edilen mesafeyle doğru orantılıdır. .

Bu nedenle, mekanik işi kuvvetin çarpımı ve bu kuvvetin bu yönde kat ettiği yol ile ölçmeyi kabul ettik:

iş = kuvvet × yol

nerede ANCAK- İş, F- güç ve s- gidilen mesafe.

Bir iş birimi, 1 N'lik bir kuvvetin 1 m'lik bir yol üzerinde yaptığı iştir.

iş birimi - joule (J ) adını İngiliz bilim adamı Joule'den almıştır. Böylece,

1J = 1Nm.

Ayrıca kullanılan kilojul (kJ) .

1 kJ = 1000 J.

formül A = F'ler kuvvet uygulandığında F sabittir ve cismin hareket yönü ile çakışır.

Kuvvetin yönü cismin hareket yönü ile çakışırsa, bu kuvvet pozitif iş yapar.

Cismin hareketi, örneğin kayma sürtünme kuvveti gibi uygulanan kuvvetin yönünün tersi yönde gerçekleşirse, bu kuvvet negatif iş yapar.

Cisme etki eden kuvvetin yönü hareket yönüne dik ise bu kuvvet iş yapmaz, iş sıfırdır:

Gelecekte mekanik işten bahsetmişken, kısaca tek kelimeyle iş diyeceğiz.

Örnek. Hacmi 0,5 m3 olan bir granit levhayı 20 m yüksekliğe kaldırırken yapılan işi hesaplayınız Granitin yoğunluğu 2500 kg/m3 dür.

verilen:

ρ \u003d 2500 kg / m3

Çözüm:

F, plakayı eşit şekilde yukarı kaldırmak için uygulanması gereken kuvvettir. Bu kuvvet, modül olarak levhaya etki eden F iplikçik telinin kuvvetine eşittir, yani F = F iplikçik. Ve yerçekimi kuvveti plakanın kütlesi ile belirlenebilir: Ftyazh = gm. Granitin hacmini ve yoğunluğunu bilerek levhanın kütlesini hesaplıyoruz: m = ρV; s = h, yani yol, yükselişin yüksekliğine eşittir.

Yani m = 2500 kg/m3 0,5 m3 = 1250 kg.

F = 9,8 N/kg 1250 kg ≈ 12250 N.

A = 12.250 K 20 m = 245.000 J = 245 kJ.

Cevap: Bir = 245 kJ.

Kaldıraçlar.Güç.Enerji

Aynı işi yapmak için farklı motorlar gerekir. farklı zaman. Örneğin, vinç bir şantiyede birkaç dakikada yükselir üst kat yüzlerce tuğla bina. Bir işçi bu tuğlaları hareket ettirecek olsaydı, bunu yapması onun birkaç saatini alırdı. Başka bir örnek. Bir at, bir hektar araziyi 10-12 saatte sürerken, traktör çok paylı pullukla ( saban demiri- sabanın toprak tabakasını aşağıdan kesen ve onu çöplüğe aktaran kısmı; çoklu paylaşım - çok paylaşım), bu çalışma 40-50 dakika boyunca yapılacaktır.

Aynı işi bir vincin bir işçiden, bir traktörün de bir attan daha hızlı yaptığı açıktır. İşin hızı, güç adı verilen özel bir değerle karakterize edilir.

Güç, işin tamamlandığı zamana oranına eşittir.

Gücü hesaplamak için, işi bu işin yapıldığı zamana bölmek gerekir. güç = iş / zaman.

nerede N- güç, A- İş, t- yapılan işin zamanı.

Güç sabit bir değerdir, her saniye aynı iş yapıldığında diğer durumlarda oran satıcı ortalama gücü belirler:

N bkz = satıcı . Güç birimi, J'deki işin 1 s'de yapıldığı güç olarak alınmıştır.

Bu birime watt denir ( Sal) başka bir İngiliz bilim adamı Watt'ın onuruna.

1 watt = 1 joule/ 1 saniye, veya 1 W = 1 J/s.

Watt (saniyede joule) - W (1 J / s).

Daha büyük güç birimleri mühendislikte yaygın olarak kullanılmaktadır - kilovat (kw), megavat (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

Örnek. Barajdan akan suyun akış gücünü, şelalenin yüksekliği 25 m ve debisi 120 m3/dakika ise bulunuz.

verilen:

ρ = 1000 kg/m3

Çözüm:

Düşen su kütlesi: m = ρV,

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

Suya etki eden yerçekimi kuvveti:

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

Dakikada yapılan iş:

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

Akış gücü: N = A/t,

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

Cevap: N = 0,5 MW.

Çeşitli motorlar, kilovatın yüzde biri ile onda biri arasında değişen güçlere sahiptir (bir elektrikli tıraş makinesi motoru, dikiş makinesi) yüz binlerce kilovata kadar (su ve buhar türbinleri).

Tablo 5

Bazı motorların gücü, kW.

Her motorun, gücü de dahil olmak üzere motor hakkında bazı verileri içeren bir plakası (motor pasaportu) vardır.

İnsan gücü normal koşullar ortalama çalışma 70-80 watt'tır. Sıçrayışlar yaparak, merdivenlerden yukarı koşarak, bir kişi 730 watt'a kadar ve bazı durumlarda daha da fazla güç geliştirebilir.

N = A/t formülünden şu sonuç çıkar:

İşi hesaplamak için, gücü bu işin yapıldığı zamanla çarpmanız gerekir.

Örnek. Oda fan motorunun gücü 35 watt'tır. 10 dakikada ne kadar iş yapıyor?

Problemin durumunu yazıp çözelim.

verilen:

Çözüm:

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

Cevap A= 21kJ.

basit mekanizmalar.

Çok eski zamanlardan beri insan, mekanik işleri gerçekleştirmek için çeşitli cihazlar kullanıyor.

Elle hareket ettirilemeyen ağır bir nesnenin (taş, dolap, makine) oldukça uzun bir çubukla - bir kaldıraçla hareket ettirilebileceğini herkes bilir.

Üzerinde şu anÜç bin yıl önce piramitlerin inşası sırasında kaldıraçların yardımıyla yapıldığına inanılıyor. Antik Mısır ağır taş levhaları büyük bir yüksekliğe taşıdılar ve kaldırdılar.

Çoğu durumda, ağır bir yükü belirli bir yüksekliğe kaldırmak yerine, eğimli bir düzlem üzerinde yuvarlanabilir veya aynı yüksekliğe çekilebilir veya bloklar kullanılarak kaldırılabilir.

Gücü dönüştürmek için kullanılan cihazlara denir mekanizmalar .

Basit mekanizmalar şunları içerir: kaldıraçlar ve çeşitleri - blok, kapı; eğik düzlem ve çeşitleri - kama, vida. Çoğu durumda basit mekanizmalar kuvvette bir artış elde etmek için, yani vücuda etki eden kuvveti birkaç kat arttırmak için kullanılır.

Büyük çelik levhaları kesen, büken ve damgalayan veya daha sonra kumaşların yapıldığı en ince iplikleri çeken basit mekanizmalar hem evlerde hem de tüm karmaşık fabrika ve fabrika makinelerinde bulunur. Aynı mekanizmalar, modern karmaşık otomatlarda, baskı ve sayma makinelerinde bulunabilir.

Manivela. Kaldıraç üzerindeki kuvvetlerin dengesi.

En basit ve en yaygın mekanizmayı düşünün - kaldıraç.

Kol, sabit bir destek etrafında dönebilen sert bir gövdedir.

Şekiller, bir işçinin kaldıraç olarak bir yükü kaldırmak için levyeyi nasıl kullandığını göstermektedir. İlk durumda, bir kuvvete sahip bir işçi F levyenin ucuna basar B, ikinci - sonu yükseltir B.

İşçinin yükün ağırlığını aşması gerekiyor P- dikey olarak aşağı doğru yönlendirilen kuvvet. Bunun için levyeyi sadece içinden geçen bir eksen etrafında döndürür. hareketsiz kırılma noktası - dayanak noktası Ö. Kuvvet F, işçinin kol üzerinde hareket ettiği, daha az kuvvet P, böylece işçi alır güç kazanmak. Kaldıraç yardımıyla tek başınıza kaldıramayacağınız kadar ağır bir yükü kaldırabilirsiniz.

Şekil, dönme ekseni olan bir kolu göstermektedir. Ö(dayanak noktası) kuvvetlerin uygulama noktaları arasında bulunur ANCAK ve AT. Diğer şekil bu kolun bir diyagramını göstermektedir. Her iki kuvvet F 1 ve F 2 kol üzerinde hareket eden aynı yöne yönlendirilir.

Dayanak noktası ile kuvvetin kaldıraca etki ettiği düz çizgi arasındaki en kısa mesafeye kuvvet kolu denir.

Bu dikmenin uzunluğu bu kuvvetin omzu olacaktır. Şekil bunu gösteriyor OA- omuz gücü F 1; OV- omuz gücü F 2. Kaldıraca etki eden kuvvetler, onu eksen etrafında iki yönde döndürebilir: saat yönünde veya saat yönünün tersine. Evet, güç F 1 kolu saat yönünde döndürür ve kuvvet F 2 saat yönünün tersine döndürür.

Kaldıracın kendisine uygulanan kuvvetlerin etkisi altında dengede olduğu koşul deneysel olarak belirlenebilir. Aynı zamanda, bir kuvvetin etkisinin sonucunun yalnızca onun sayısal değerine (modülüs) değil, aynı zamanda vücuda uygulandığı noktaya veya nasıl yönlendirildiğine de bağlı olduğu unutulmamalıdır.

Dayanak noktasının her iki yanında kaldıraçtan (bkz. Şek.) çeşitli ağırlıklar asılır, böylece kaldıraç her seferinde dengede kalır. Kaldıraca etki eden kuvvetler, bu yüklerin ağırlıklarına eşittir. Her durum için, kuvvet modülleri ve omuzları ölçülür. Şekil 154'te gösterilen deneyimden, kuvvetin 2 olduğu görülebilir. H gücü dengeler 4 H. Bu durumda şekilden de görülebileceği gibi, daha az kuvvetli omuz, daha büyük kuvvetli omuzdan 2 kat daha büyüktür.

Bu tür deneylere dayanarak, kaldıraç dengesinin koşulu (kural) oluşturuldu.

Kaldıraç, üzerine etki eden kuvvetler bu kuvvetlerin omuzlarıyla ters orantılı olduğunda dengededir.

Bu kural bir formül olarak yazılabilir:

F 1/F 2 = ben 2/ ben 1 ,

nerede F 1ve F 2 - kaldıraca etki eden kuvvetler, ben 1ve ben 2 , - bu kuvvetlerin omuzları (bkz. Şek.).

Kaldıraç dengesi kuralı Arşimet tarafından 287-212 civarında belirlendi. M.Ö e. (Ama son paragraf kaldıraçların Mısırlılar tarafından kullanıldığını söylemiyor muydu? Yoksa burada "yerleşik" kelimesi önemli mi?)

Bu kuraldan, daha küçük bir kuvvetin daha büyük bir kuvvetin kaldıracı ile dengelenebileceği sonucu çıkar. Kaldıracın bir kolu diğerinden 3 kat daha büyük olsun (bkz. Şek.). Daha sonra B noktasında örneğin 400 N'luk bir kuvvet uygulayarak 1200 N ağırlığındaki bir taşı kaldırmak mümkündür. Daha da ağır bir yükü kaldırmak için, kaldıraç kolunun uzunluğunu artırmak gerekir. işçi davranır.

Örnek. Bir işçi, bir kaldıraç kullanarak 240 kg ağırlığındaki bir levhayı kaldırıyor (bkz. Şekil 149). Küçük kol 0,6 m ise, kaldıracın 2,4 m olan büyük koluna uyguladığı kuvvet nedir?

Problemin durumunu yazıp çözelim.

verilen:

Çözüm:

Kaldıraç denge kuralına göre, F1/F2 = l2/l1, dolayısıyla F1 = F2 l2/l1, burada F2 = P taşın ağırlığıdır. Taş ağırlığı asd = gm, F = 9,8 N 240 kg ≈ 2400 N

O halde, F1 = 2400 N 0,6 / 2,4 = 600 N.

Cevap: F1 = 600 N.

Örneğimizde işçi kaldıraca 600 N'luk bir kuvvet uygulayarak 2400 N'luk bir kuvvetin üstesinden gelir, ancak aynı zamanda işçinin hareket ettiği kol, taşın ağırlığının etki ettiği koldan 4 kat daha uzundur. ( ben 1 : ben 2 = 2,4 m: 0,6 m = 4).

Kaldıraç kuralını uygulayarak, daha küçük bir kuvvet daha büyük bir kuvveti dengeleyebilir. Bu durumda, küçük kuvvetin omzu, büyük kuvvetin omzundan daha uzun olmalıdır.

Güç anı.

Kaldıraç dengesi kuralını zaten biliyorsunuz:

F 1 / F 2 = ben 2 / ben 1 ,

Orantı özelliğini kullanarak (en uçtaki terimlerin çarpımı, ortadaki terimlerin çarpımına eşittir), bunu şu şekilde yazarız:

F 1ben 1 = F 2 ben 2 .

Denklemin sol tarafında kuvvetin ürünü F 1 omzunda ben 1 ve sağda - kuvvetin ürünü F 2 onun omzunda ben 2 .

Vücudu ve kolunu döndüren kuvvetin modülünün ürününe denir. kuvvet anı; M harfi ile gösterilir. Yani,

Bir kaldıraç, onu saat yönünde döndüren kuvvet momenti, onu saat yönünün tersine döndüren kuvvet momentine eşitse, iki kuvvetin etkisi altında dengededir.

Bu kural denir an kuralı , bir formül olarak yazılabilir:

M1 = M2

Aslında, incelediğimiz deneyde (§ 56) etki eden kuvvetler 2 N ve 4 N'ye eşitti, omuzları sırasıyla 4 ve 2 kaldıraç basıncıydı, yani bu kuvvetlerin momentleri, kaldıraç kaldırıldığında aynıdır. dengededir.

Kuvvet momenti, herhangi bir fiziksel nicelik gibi ölçülebilir. 1 N'lik bir kuvvet momenti, omuzu tam olarak 1 m olan bir kuvvet momenti birimi olarak alınır.

Bu bölüm .... diye adlandırılır newton metre (Nm).

Kuvvet momenti, kuvvetin hareketini karakterize eder ve aynı anda kuvvetin modülüne ve omzuna bağlı olduğunu gösterir. Aslında, örneğin, bir kuvvetin bir kapı üzerindeki etkisinin hem kuvvetin modülüne hem de kuvvetin uygulandığı yere bağlı olduğunu zaten biliyoruz. Kapının döndürülmesi daha kolaydır, dönme ekseninden uzaklaştıkça üzerine etkiyen kuvvet uygulanır. Somun, uzun vidayı sökmek daha iyidir İngiliz anahtarı kısadan daha Kuyudan bir kovayı kaldırmak ne kadar kolaysa, kapının kolu o kadar uzun olur, vb.

Teknolojide kaldıraçlar, günlük yaşam ve doğa.

Kaldıraç kuralı (veya anların kuralı), teknolojide ve günlük hayatta güç kazanımı veya yol üzerinde kullanılan çeşitli alet ve cihazların hareketinin temelini oluşturur.

Makasla çalışırken güç kazanıyoruz. Makas - bu bir manivela(pirinç), dönme ekseni makasın her iki yarısını birbirine bağlayan bir vidadan meydana gelir. hareket eden kuvvet F 1 makası sıkan kişinin elinin kas gücüdür. Karşıt kuvvet F 2 - makasla kesilen böyle bir malzemenin direnç kuvveti. Makasın amacına bağlı olarak cihazları farklıdır. Kağıt kesmek için tasarlanmış ofis makasları, uzun bıçaklara ve hemen hemen aynı uzunlukta olan kulplara sahiptir. Kağıdı kesmek için fazla güç gerektirmez ve uzun bir bıçakla düz bir çizgide kesmek daha uygundur. kesme makası metal levha(Şek.) bıçaklardan çok daha uzun kulplara sahiptir, çünkü metalin direnç kuvveti büyüktür ve bunu dengelemek için etki eden kuvvetin omzu önemli ölçüde artırılmalıdır. Daha daha fazla fark sapların uzunluğu ile kesici parçanın mesafesi ve dönme ekseni arasında kablo kesiciler(Şek.), Tel kesmek için tasarlanmıştır.

Kaldıraçlar farklı tür birçok araba var. Bir dikiş makinesi kolu, bisiklet pedalları veya el frenleri, araba ve traktör pedalları, piyano tuşları, bu makine ve aletlerde kullanılan kollara örnektir.

Kaldıraçların kullanımına örnek olarak mengenelerin ve tezgahların kulpları, kaldıraç sondaj makinesi vb.

Kaldıraç dengelerinin hareketi de kaldıraç prensibine dayanmaktadır (Şek.). Şekil 48'de (s. 42) gösterilen eğitim ölçeği şu işlevi görür: eşit kollu kaldıraç . AT ondalık ölçekler Ağırlıklı bardağın asıldığı kol, yükü taşıyan koldan 10 kat daha uzundur. Bu, büyük yüklerin tartılmasını büyük ölçüde basitleştirir. Bir yükü ondalık ölçekte tartarken, ağırlıkların ağırlığını 10 ile çarpın.

Arabaların yük vagonlarını tartmak için terazi cihazı da kaldıraç kuralına dayanmaktadır.

Kollar da bulunur farklı parçalar hayvan ve insan organları. Bunlar örneğin kollar, bacaklar, çenelerdir. Böceklerin vücudunda (böcekler ve vücutlarının yapısı hakkında bir kitap okumuş), kuşlarda, bitkilerin yapısında birçok kaldıraç bulunabilir.

Kaldıracın denge yasasının bloğa uygulanması.

Engellemek tutucuda güçlendirilmiş oluklu bir tekerlektir. Bloğun oluğu boyunca bir halat, kablo veya zincir geçirilir.

sabit blok ekseni sabit olan böyle bir blok denir ve yükleri kaldırırken yükselmez ve düşmez (Şek.

Sabit bir blok, kuvvetlerin kollarının tekerleğin yarıçapına eşit olduğu eşit kollu bir kaldıraç olarak düşünülebilir (Şek.): OA = OB = r. Böyle bir blok güçte bir kazanç sağlamaz. ( F 1 = F 2), ancak kuvvetin yönünü değiştirmenize izin verir. hareketli blok bir bloktur. ekseni yük ile birlikte yükselen ve alçalan (Şek.). Şekil ilgili kolu göstermektedir: Ö- kolun dayanak noktası, OA- omuz gücü R ve OV- omuz gücü F. omuz beri OV 2 kez omuz OA, ardından kuvvet F 2 kat daha az güç R:

F = P/2 .

Böylece, hareketli blok 2 kat güç artışı sağlar .

Bu, kuvvet momenti kavramı kullanılarak da kanıtlanabilir. Blok dengedeyken, kuvvetlerin momentleri F ve R birbirine eşittir. Ama gücün omuzu F Omuz gücünün 2 katı R, yani kuvvetin kendisi F 2 kat daha az güç R.

Genellikle pratikte, sabit bir blok ile hareketli bir blok kombinasyonu kullanılır (Şek.). Sabit blok yalnızca kolaylık sağlamak için kullanılır. Güçte bir kazanç sağlamaz, ancak kuvvetin yönünü değiştirir. Örneğin yerde dururken bir yükü kaldırmanızı sağlar. Birçok insan veya çalışan için kullanışlıdır. Ancak, normalden 2 kat daha fazla güç kazancı sağlar!

Basit mekanizmalar kullanıldığında işin eşitliği. Mekaniğin "altın kuralı".

Düşündüğümüz basit mekanizmalar, bir kuvvetin etkisiyle başka bir kuvveti dengelemenin gerekli olduğu durumlarda işin performansında kullanılır.

Doğal olarak, şu soru ortaya çıkıyor: güç veya yolda bir kazanç sağlamak, basit mekanizmalar işte bir kazanç sağlamıyor mu? Bu sorunun cevabı deneyimle elde edilebilir.

Kol üzerinde farklı modüle sahip iki kuvveti dengeleyerek F 1 ve F 2 (şek.), kolu harekete geçirin. Görünüşe göre aynı zamanda, daha küçük bir kuvvetin uygulama noktası F 2 uzun bir yol gidiyor s 2 ve daha büyük kuvvet uygulama noktası F 1 - daha küçük yol s 1. Bu yolları ve kuvvet modüllerini ölçtükten sonra, kaldıraç üzerindeki kuvvetlerin uygulama noktalarının kat ettiği yolların kuvvetlerle ters orantılı olduğunu bulduk:

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

Böylece kaldıracın uzun kolu üzerinde hareket ederek güç kazanırız ama aynı zamanda yolda aynı miktarı kaybederiz.

kuvvet ürünü F yolda s iş var Deneylerimiz, kaldıraca uygulanan kuvvetlerin yaptığı işin birbirine eşit olduğunu göstermektedir:

F 1 s 1 = F 2 s 2, yani ANCAK 1 = ANCAK 2.

Yani, kaldıracı kullanırken işteki kazanç işe yaramayacaktır.

Kaldıracı kullanarak, güç veya mesafe olarak kazanabiliriz. Kaldıracın kısa koluna kuvvet uygulayarak mesafe kazanırız ama aynı oranda güç kaybederiz.

Kaldıracın kuralının keşfinden memnun olan Arşimet'in haykırdığı bir efsane var: "Bana bir dayanak noktası verin, Dünya'yı çevireceğim!"

Elbette Arşimet, kendisine (Dünya'nın dışında olması gereken) bir dayanak noktası ve gerekli uzunlukta bir kaldıraç verilmiş olsa bile böyle bir görevle baş edemezdi.

Dünyayı yalnızca 1 cm yükseltmek için, kaldıracın uzun kolunun muazzam uzunlukta bir yayı tanımlaması gerekir. Kaldıracın uzun ucunu bu yol boyunca, örneğin 1 m/s hızla hareket ettirmek milyonlarca yıl alırdı!

İş kazancı ve sabit blok vermez, deneyimle doğrulamak kolaydır (bkz. Şek.). Kuvvetlerin uygulama noktalarının geçtiği yollar F ve F, aynıdır, kuvvetler aynıdır, yani iş aynıdır.

Hareketli bir blok yardımıyla yapılan işleri ölçmek ve birbirleri ile karşılaştırmak mümkündür. Yükü hareketli bir blok yardımıyla h yüksekliğine kaldırmak için, dinamometrenin bağlı olduğu halatın ucunun deneyimin gösterdiği gibi (Şek.) 2h yüksekliğe çıkarılması gerekir.

Böylece, 2 kat güç kazanarak yolda 2 kez kaybederler, bu nedenle hareketli blok işte kazanç sağlamaz.

Yüzyıllar süren uygulama göstermiştir ki mekanizmaların hiçbiri işte bir kazanç sağlamaz. Aynısını uygula çeşitli mekanizmalarçalışma koşullarına bağlı olarak yürürlükte veya yolda kazanmak için.

Eski bilim adamları, tüm mekanizmalar için geçerli olan kuralı zaten biliyorlardı: güçte kaç kez kazanırız, kaç kez mesafede kaybederiz. Bu kural, mekaniğin "altın kuralı" olarak adlandırılmıştır.

Mekanizmanın verimliliği.

Kolun cihazı ve hareketi göz önüne alındığında, kolun ağırlığının yanı sıra sürtünmeyi de hesaba katmadık. bu ideal koşullar altında, uygulanan kuvvetin yaptığı iş (bu işe tamamlamak), eşittir kullanışlı yük kaldırmak veya herhangi bir direncin üstesinden gelmek.

Uygulamada, mekanizma yardımıyla mükemmelleştirildi tam iş her zaman biraz daha faydalı işler.

İşin bir kısmı mekanizmadaki sürtünme kuvvetine karşı ve münferit parçalarını hareket ettirerek yapılır. Bu nedenle, hareketli bir blok kullanarak, ayrıca bloğun kendisini, ipi kaldırmak ve bloğun eksenindeki sürtünme kuvvetini belirlemek için çalışma yapmanız gerekir.

Hangi mekanizmayı seçersek seçelim, onun yardımıyla yapılan yararlı iş, her zaman toplam işin yalnızca bir parçasıdır. Dolayısıyla, yararlı işi Ap harfiyle, tam (harcanan) işi Az harfiyle belirterek şunları yazabiliriz:

Yukarı< Аз или Ап / Аз < 1.

Yararlı işin toplam işe oranı, mekanizmanın verimliliği olarak adlandırılır.

Verimlilik, verimlilik olarak kısaltılır.

Verimlilik = Ap / Az.

Verimlilik genellikle yüzde olarak ifade edilir ve Yunan harfiη, "bu" olarak okunur:

η \u003d Ap / Az %100.

Örnek: Kaldıracın kısa kolundan 100 kg'lık bir kütle asılıdır. Kaldırmak için uzun kola 250 N kuvvet uygulanmış, yük h1 = 0,08 m yüksekliğe kaldırılmış, uygulama noktası ise itici güç h2 = 0.4 m yüksekliğe kadar alçaltılmış Kolun verimini bulunuz.

Problemin durumunu yazıp çözelim.

verilen :

Çözüm :

η \u003d Ap / Az %100.

Tam (harcanan) çalışma Az = Fh2.

Faydalı iş 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.

Cevap : η = %80.

Fakat " altın kural" Bu durumda da gerçekleştirilir. Yararlı çalışmanın bir kısmı -% 20'si - kolun eksenindeki sürtünmenin ve hava direncinin yanı sıra kolun hareketine harcanır.

Herhangi bir mekanizmanın verimliliği her zaman %100'ün altındadır. Mekanizmalar tasarlayarak, insanlar verimliliklerini artırma eğilimindedir. Bunun için mekanizmaların eksenlerindeki sürtünme ve ağırlıkları azaltılır.

Enerji.

Fabrikalarda ve fabrikalarda makineler ve makineler, elektrik enerjisi tüketen elektrik motorları tarafından çalıştırılır (adı buradan gelir).

« Fizik - 10. Sınıf"

Enerjinin korunumu yasası, meydana gelen olayların çoğunu tanımlamaya izin veren temel bir doğa yasasıdır.

Cisimlerin hareketinin tanımı, iş ve enerji gibi dinamik kavramların yardımıyla da mümkündür.

Fizikte iş ve gücün ne olduğunu hatırlayın.

Bu kavramlar, onlar hakkındaki günlük fikirlerle örtüşüyor mu?

Tüm günlük eylemlerimiz, kasların yardımıyla ya çevredeki bedenleri harekete geçirip bu hareketi sürdürmemize ya da hareket eden cisimleri durdurmamıza indirgenir.

Bu cisimler aletlerdir (çekiç, kalem, testere), oyunlarda - toplar, diskler, satranç taşları. Üretimde ve tarım insanlar ayrıca araçları harekete geçirir.

Makinelerin kullanılması, içlerinde motor kullanılması nedeniyle emek verimliliğini büyük ölçüde artırır.

Herhangi bir motorun amacı, hem normal sürtünme hem de "çalışma" direnci ile frenlemeye rağmen gövdeleri harekete geçirmek ve bu hareketi sürdürmektir (kesici yalnızca metal üzerinde kaymamalı, aynı zamanda ona çarparak talaşları çıkarmalıdır; pulluk araziyi gevşetmelidir, vb.). Bu durumda, hareketli gövdeye motorun yanından bir kuvvet etkimelidir.

Doğada her zaman iş, başka bir cisimden (diğer cisimlerden) gelen bir kuvvet (veya birkaç kuvvet) bir cisme hareket yönünde veya ona karşı etki ettiğinde yapılır.

Yerçekimi kuvveti, yağmur yağdığında veya bir uçurumdan bir taş düştüğünde çalışır. Aynı zamanda havadan düşen damlalara veya taşa etki eden direnç kuvveti ile iş yapılır. Elastik kuvvet, rüzgarla eğilen bir ağaç düzeldiğinde de işe yarar.

İş tanımı.

Newton'un dürtüsel formdaki ikinci yasası ∆=∆tΔt süresi boyunca üzerine bir kuvvet etki ederse, vücudun hızının mutlak değer ve yönde nasıl değişeceğini belirlemenizi sağlar.

Hızlarının modülünde bir değişikliğe yol açan kuvvetlerin cisimleri üzerindeki etkisi, hem kuvvetlere hem de cisimlerin yer değiştirmelerine bağlı bir değerle karakterize edilir. Mekanikte bu niceliğe denir kuvvet çalışması.

Hızın modulo değişimi, yalnızca F r kuvvetinin vücut hareket yönü üzerindeki izdüşümü sıfır olmadığında mümkündür. Vücut modülünün hızını değiştiren kuvvetin etkisini belirleyen bu izdüşümdür. İşi yapıyor. Bu nedenle iş, yer değiştirme modülü tarafından Fr kuvvetinin izdüşümünün ürünü olarak düşünülebilir. |Δ| (Şekil 5.1):

А = F r |Δ|. (5.1)

Kuvvet ve yer değiştirme arasındaki açı α ile gösterilirse, o zaman F r = Fcosα.

Bu nedenle, iş şuna eşittir:

A = |Δ|cosα. (5.2)

Günlük iş kavramımız, fizikteki iş tanımından farklıdır. Ağır bir valiz tutuyorsunuz ve size iş yapıyormuşsunuz gibi geliyor. Ancak fizik açısından işiniz sıfıra eşittir.

Sabit bir kuvvetin işi, kuvvet modüllerinin ürününe ve kuvvetin uygulama noktasının yer değiştirmesine ve aralarındaki açının kosinüsüne eşittir.

Genelde taşınırken sağlam vücut farklı noktalarının yer değiştirmeleri farklıdır, ancak bir kuvvetin işini belirlerken, Δ uygulama noktasının hareketini anlayın. Katı bir cismin öteleme hareketinde, tüm noktalarının yer değiştirmesi, kuvvetin uygulama noktasının yer değiştirmesiyle çakışır.

İş, kuvvet ve yer değiştirmenin aksine, bir vektör değil, skaler bir niceliktir. Pozitif, negatif veya sıfır olabilir.

İşin işareti, kuvvet ve yer değiştirme arasındaki açının kosinüsünün işareti ile belirlenir. eğer α< 90°, то А >kosinüsten beri 0 keskin köşeler pozitif. α > 90° için, geniş açıların kosinüsü negatif olduğundan iş negatiftir. α = 90°'de (kuvvet yer değiştirmeye diktir), iş yapılmaz.

Cisme birkaç kuvvet etki ediyorsa, bileşke kuvvetin yer değiştirme üzerindeki izdüşümü, tek tek kuvvetlerin izdüşümlerinin toplamına eşittir:

F r = F 1r + F 2r + ... .

Bu nedenle, bileşke kuvvetin işi için şunu elde ederiz:

A = F 1r |Δ| + F 2r |Δ| + ... = Bir 1 + Bir 2 + .... (5.3)

Cisme birkaç kuvvet etki ediyorsa, toplam iş (tüm kuvvetlerin işinin cebirsel toplamı) bileşke kuvvetin işine eşittir.

Kuvvetin yaptığı iş grafiksel olarak gösterilebilir. Bunu, kuvvetin izdüşümünün cismin düz bir çizgide hareket ederken koordinatına bağımlılığını şekilde tasvir ederek açıklayalım.

Vücudun OX ekseni boyunca hareket etmesine izin verin (Şekil 5.2), ardından

Fcosα = F x , |Δ| = Δ x.

Kuvvetin işi için, elde ederiz

А = F|Δ|cosα = F x Δx.

Açıkçası, Şekil (5.3, a) 'da gölgeli dikdörtgenin alanı, vücut x1 koordinatlı bir noktadan x2 koordinatlı bir noktaya hareket ettiğinde yapılan işe sayısal olarak eşittir.

Formül (5.1), kuvvetin yer değiştirme üzerindeki izdüşümü sabit olduğunda geçerlidir. Eğimli bir yörünge, sabit veya değişken kuvvet durumunda, yörüngeyi doğrusal olarak kabul edilebilecek küçük parçalara ayırırız ve kuvvetin küçük bir yer değiştirme üzerindeki izdüşümü Δ - kalıcı.

iş birimi.

İşin birimi, temel formül (5.2) kullanılarak ayarlanabilir. Bir cismi birim uzunluk başına hareket ettirirken, üzerine modülü bire eşit olan bir kuvvet etki ediyorsa ve kuvvetin yönü, uygulama noktasının hareket yönüyle çakışıyorsa (α = 0), o zaman iş bire eşit olacaktır. AT uluslararası sistem(SI) iş birimi joule'dür (J ile gösterilir):

1 J = 1 N 1 m = 1 N m.

joule kuvvet ve yer değiştirmenin yönleri çakışırsa, 1 N'lik bir kuvvetin 1 yer değiştirmede yaptığı iştir.

Genellikle birden fazla iş birimi kullanılır - kilojul ve mega joule:

1 kJ = 1000J,
1 MJ = 1000000 J.

İş uzun bir sürede veya çok küçük bir sürede yapılabilir. Ancak pratikte, işin hızlı mı yoksa yavaş mı yapılacağı kayıtsız olmaktan uzaktır. İşin yapıldığı süre, herhangi bir motorun performansını belirler. Küçük bir elektrik motoru çok iş yapabilir ama çok zaman alacaktır. Bu nedenle, işle birlikte, üretilme hızını karakterize eden bir değer - güç - tanıtılır.

Güç, A işinin bu işin yapıldığı Δt zaman aralığına oranıdır, yani güç, işin oranıdır:

A çalışması yerine formül (5.4) yerine onun ifadesini (5.2) koyarak, elde ederiz

Bu nedenle, cismin kuvveti ve hızı sabitse, güç, kuvvet vektörünün modülünün hız vektörünün modülü ile bu vektörlerin yönleri arasındaki açının kosinüsünün çarpımına eşittir. Bu nicelikler değişken ise, formül (5.4) ile, bir cismin ortalama hızının belirlenmesine benzer şekilde ortalama güç belirlenebilir.

Güç kavramı, bazı mekanizmalar (pompa, vinç, makine motoru vb.) tarafından gerçekleştirilen birim zamanda yapılan işi değerlendirmek için tanıtılmıştır. Bu nedenle, (5.4) ve (5.5) formüllerinde, her zaman itme kuvveti anlamına gelir.

SI'da güç, cinsinden ifade edilir. watt (W).

1 J'ye eşit iş 1 s'de yapılırsa güç 1 W'tır.

Watt ile birlikte daha büyük (çoklu) güç birimleri kullanılır:

1 kW (kilovat) = 1000 W,
1 MW (megavat) = 1.000.000 W.

Hareketin enerji özelliklerini karakterize edebilmek için mekanik iş kavramı tanıtıldı. Ve makale, çeşitli tezahürlerinde ona adanmıştır. Konuyu anlamak hem kolay hem de oldukça karmaşıktır. Yazar, içtenlikle onu daha anlaşılır ve anlaşılır hale getirmeye çalıştı ve ancak hedefe ulaşıldığını umabiliriz.

Mekanik iş nedir?

Ne denir? Cisme bir kuvvet etki ediyorsa ve bu kuvvetin etkisiyle cisim hareket ediyorsa buna mekanik iş denir. açısından yaklaşıldığında bilimsel felsefe burada birkaç ek yönü vurgulayabiliriz, ancak makale konuyu fizik açısından ele alacaktır. Burada yazılan kelimeler üzerinde dikkatlice düşünürseniz, mekanik işler zor değildir. Ancak "mekanik" kelimesi genellikle yazılmaz ve her şey "iş" kelimesine indirgenir. Ancak her iş mekanik değildir. Burada bir adam oturur ve düşünür. Çalışıyor mu? Zihinsel olarak evet! Ama bu mekanik bir iş mi? Numara. Ya kişi yürüyorsa? Vücut bir kuvvetin etkisi altında hareket ediyorsa, bu mekanik iştir. Her şey basit. Yani cisme etki eden kuvvet (mekanik) iş yapar. Ve bir şey daha: belirli bir kuvvetin eyleminin sonucunu karakterize edebilen iştir. Yani bir kişi yürüyorsa, o zaman belirli kuvvetler (sürtünme, yerçekimi vb.) kişi üzerinde mekanik iş yapar ve bunların etkisi sonucunda kişi bulunduğu noktayı değiştirir, yani hareket eder.

Fiziksel bir miktar olarak iş, vücuda etki eden kuvvete eşittir, vücudun bu kuvvetin etkisi altında ve onun gösterdiği yönde yaptığı yolla çarpılır. 2 koşul aynı anda karşılanırsa mekanik iş yapıldığını söyleyebiliriz: cisme etki eden kuvvet ve hareket yönünde hareket etti. Ancak, kuvvet etki ettiyse ve vücut koordinat sistemindeki konumunu değiştirmediyse, gerçekleştirilmedi veya gerçekleştirilmedi. Burada küçük örnekler hiçbir mekanik iş yapılmadığında:

1. Yani bir kişi onu hareket ettirmek için büyük bir kayanın üzerine düşebilir, ancak yeterli güç yoktur. Taşa kuvvet etki eder ama taş hareket etmez ve iş olmaz.
2. Vücut koordinat sisteminde hareket eder ve kuvvet sıfıra eşittir veya hepsi dengelenir. Bu atalet hareketi sırasında gözlemlenebilir.
3. Cismin hareket yönü kuvvete dik olduğunda. Tren yatay bir çizgide hareket ettiğinde yerçekimi kuvveti işini yapmaz.

Belirli koşullara bağlı olarak, mekanik çalışma negatif ve pozitif olabilir. Yani, cismin yönleri, kuvvetleri ve hareketleri aynı ise pozitif iş meydana gelir. Bir örnek pozitif çalışma yerçekiminin düşen bir su damlası üzerindeki etkisidir. Ancak hareketin kuvveti ve yönü zıt ise, negatif mekanik iş meydana gelir. Böyle bir seçeneğe örnek olarak yükselen balon ve negatif iş yapan yerçekimi kuvveti. Bir cisim birkaç kuvvetin etkisine maruz kaldığında, böyle bir işe "bileşen kuvvet işi" denir.

Pratik uygulamanın özellikleri (kinetik enerji)

Teoriden pratik kısma geçiyoruz. Ayrı ayrı, mekanik iş ve onun fizikteki kullanımı hakkında konuşmalıyız. Birçoğunun muhtemelen hatırladığı gibi, vücudun tüm enerjisi kinetik ve potansiyel olarak bölünmüştür. Bir nesne dengedeyken ve hiçbir yerde hareket etmiyorsa, potansiyel enerjisi toplam enerji, ve kinetik sıfırdır. Hareket başladığında potansiyel enerji azalmaya, kinetik enerji artmaya başlar ama toplamda cismin toplam enerjisine eşittirler. Bir maddi nokta için kinetik enerji, noktayı sıfırdan H değerine hızlandıran kuvvetin işi olarak tanımlanır ve formül formunda cismin kinetiği ½ * M * H'dir, burada M kütledir. Birçok parçacıktan oluşan bir cismin kinetik enerjisini bulmak için parçacıkların tüm kinetik enerjilerinin toplamını bulmanız gerekir ve bu cismin kinetik enerjisi olacaktır.

Pratik uygulamanın özellikleri (potansiyel enerji)

Cisme etki eden tüm kuvvetlerin korunumlu olduğu ve potansiyel enerjinin toplama eşit olduğu durumda iş yapılmaz. Bu varsayım, mekanik enerjinin korunumu yasası olarak bilinir. mekanik enerji kapalı sistem zaman içinde sabittir. Korunum yasası, klasik mekaniğin problemlerini çözmek için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Pratik uygulamanın özellikleri (termodinamik)

Termodinamikte, bir gazın genleşme sırasında yaptığı iş, basıncın integrali ile hacmin çarpımı ile hesaplanır. Bu yaklaşım sadece hacmin tam bir fonksiyonunun olduğu durumlarda değil, aynı zamanda basınç/hacim düzleminde görüntülenebilen tüm süreçler için geçerlidir. Mekanik iş bilgisi sadece gazlara değil, basınç uygulayabilen her şeye de uygulanır.

Pratikte pratik uygulamanın özellikleri (teorik mekanik)

Teorik mekanikte, yukarıda açıklanan tüm özellikler ve formüller daha ayrıntılı olarak ele alınır, özellikle bunlar projeksiyonlardır. Ayrıca çeşitli mekanik iş formülleri için kendi tanımını veriyor (Rimmer integralinin tanımına bir örnek): bölmenin inceliği sıfıra yaklaştığında temel işin tüm kuvvetlerinin toplamının yöneldiği sınıra denir. kuvvetin eğri boyunca yaptığı iş. Muhtemelen zor mu? Ama hiçbir şey, teorik mekanik ile her şey. Evet ve tüm mekanik işler, fizik ve diğer zorluklar bitti. Ayrıca sadece örnekler ve bir sonuç olacaktır.

Mekanik iş üniteleri

SI işi ölçmek için joule kullanırken, GHS erg kullanır:

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

Mekanik iş örnekleri

Sonunda mekanik iş gibi bir kavramı anlamak için, onu her yönden değil, birçok yönden değerlendirmenize izin verecek birkaç ayrı örneği incelemelisiniz:

1. Bir kişi elleriyle bir taşı kaldırdığında, ellerin kas kuvvetinin yardımıyla mekanik çalışma gerçekleşir;
2. Bir tren raylar üzerinde hareket ederken, traktörün (elektrikli lokomotif, dizel lokomotif vb.) çekme kuvveti ile çekilir;
3. Bir silah alıp ondan ateş ederseniz, toz gazların yaratacağı basınç kuvveti sayesinde iş yapılacaktır: mermi, merminin hızı arttıkça aynı zamanda silahın namlusu boyunca hareket eder. ;
4. Sürtünme kuvveti vücuda etki ederek onu hareket hızını düşürmeye zorladığında mekanik iş de vardır;
5. Toplarla ilgili yukarıdaki örnek, yerçekimi yönüne göre ters yönde yükseldiklerinde, aynı zamanda bir mekanik iş örneğidir, ancak yerçekimine ek olarak, havadan daha hafif olan her şey yükseldiğinde Arşimet kuvveti de etki eder.

Güç nedir?

Son olarak güç konusuna değinmek istiyorum. Bir kuvvetin birim zamanda yaptığı işe güç denir. Aslında güç, işin oranının bu işin yapıldığı belirli bir süreye yansıması olan fiziksel bir niceliktir: M = P / B, burada M güç, P iş, B zamandır. SI güç birimi 1 watt'tır. Watt, bir joule'ün bir saniyede yaptığı işi yapan güce eşittir: 1 W = 1J \ 1s.