Trabaho sa paglilipat. Gawaing mekanikal at kapangyarihan ng puwersa

Hinila ng kabayo ang kariton nang may kaunting lakas, sabihin natin ito F traksyon. Si lolo, na nakaupo sa cart, ay diniinan siya nang may kaunting lakas. Ipahiwatig natin ito F presyon Ang kariton ay gumagalaw sa direksyon ng puwersa ng paghila ng kabayo (sa kanan), ngunit sa direksyon ng puwersa ng presyon ng lolo (pababa), ang kariton ay hindi gumagalaw. Samakatuwid, sa pisika sinasabi nila iyon F gumagana ang traksyon sa cart, at F ang presyon ay hindi gumagana sa cart.

Kaya, gawaing ginawa ng puwersa sa isang katawan gawaing mekanikal- isang pisikal na dami, ang modulus nito ay katumbas ng produkto ng puwersa at ang landas na dinaanan ng katawan sa direksyon ng pagkilos ng puwersang ito s:

Sa karangalan ng Ingles na siyentipiko na si D. Joule, ang yunit ng mekanikal na gawain ay pinangalanan 1 joule(ayon sa formula, 1 J = 1 N m).

Kung ang isang tiyak na puwersa ay kumikilos sa itinuturing na katawan, kung gayon ang isang tiyak na katawan ay kumikilos dito. Kaya ang gawain ng isang puwersa sa isang katawan at ang gawain ng isang katawan sa isang katawan ay ganap na kasingkahulugan. Gayunpaman, ang gawain ng unang katawan sa pangalawa at ang gawain ng pangalawang katawan sa una ay bahagyang magkasingkahulugan, dahil ang mga module ng mga gawaing ito ay palaging pantay, at ang kanilang mga palatandaan ay palaging kabaligtaran. Iyon ang dahilan kung bakit ang "±" sign ay naroroon sa formula. Talakayin natin ang mga palatandaan ng trabaho nang mas detalyado.

Ang mga numerical na halaga ng puwersa at landas ay palaging mga hindi negatibong halaga. Sa kaibahan, ang gawaing mekanikal ay maaaring magkaroon ng parehong positibo at mga negatibong palatandaan. Kung ang direksyon ng puwersa ay tumutugma sa direksyon ng paggalaw ng katawan, kung gayon ang gawaing ginawa ng puwersa ay itinuturing na positibo. Kung ang direksyon ng puwersa ay kabaligtaran sa direksyon ng paggalaw ng katawan, ang gawaing ginawa ng puwersa ay itinuturing na negatibo.(kumuha kami ng "-" mula sa "±" na formula). Kung ang direksyon ng paggalaw ng katawan ay patayo sa direksyon ng puwersa, kung gayon ang gayong puwersa ay hindi gumagana, iyon ay, A = 0.

Isaalang-alang ang tatlong ilustrasyon sa tatlong aspeto ng gawaing mekanikal.

Ang paggawa sa pamamagitan ng puwersa ay maaaring magmukhang iba mula sa pananaw ng iba't ibang mga tagamasid. Isaalang-alang ang isang halimbawa: isang batang babae ang sumakay sa elevator. Gumagawa ba ito ng mekanikal na gawain? Ang isang batang babae ay makakagawa lamang ng trabaho sa mga katawan kung saan siya kumikilos sa pamamagitan ng puwersa. Mayroon lamang isang ganoong katawan - ang elevator na kotse, habang ang batang babae ay pinindot ang kanyang sahig sa kanyang bigat. Ngayon kailangan nating malaman kung ang cabin ay pupunta sa ilang paraan. Isaalang-alang ang dalawang opsyon: may nakatigil at gumagalaw na tagamasid.

Paupuin muna ang observer boy sa lupa. Kaugnay nito, umaandar ang elevator car at pumunta sa ilang paraan. Ang bigat ng batang babae ay nakadirekta sa kabaligtaran na direksyon - pababa, samakatuwid, ang batang babae ay nagsasagawa ng negatibong mekanikal na gawain sa cabin: A mga dalaga< 0. Вообразим, что мальчик-наблюдатель пересел внутрь кабины движущегося лифта. Как и ранее, вес девочки действует на пол кабины. Но теперь по отношению к такому наблюдателю кабина лифта не движется. Поэтому с точки зрения наблюдателя в кабине лифта девочка не совершает механическую работу: A dev = 0.

Gawaing mekanikal. Mga yunit ng trabaho.

AT araw-araw na buhay Sa pamamagitan ng "trabaho" ibig sabihin namin 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 isang tao 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 mas mahaba ang landas na dinadaanan ng katawan sa ilalim ng pagkilos ng puwersang ito, mas malaki ang gawaing nagawa.

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 PERO- 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

Desisyon:

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

Iba't ibang makina ang kailangan para gawin ang parehong gawain. magkaibang panahon. Halimbawa, ang isang crane sa isang construction site ay nagbubuhat ng daan-daang brick sa itaas na palapag ng isang gusali sa loob ng ilang minuto. 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

Desisyon:

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)

Ginagawa bawat 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 makina ay may mga kapangyarihan mula sa daan-daang at ikasampu ng isang kilowatt (motor ng isang de-kuryenteng labaha, makinang panahi) hanggang sa daan-daang libong kilowatt (mga water at steam turbine).

Talahanayan 5

Kapangyarihan ng ilang makina, kW.

Ang bawat makina ay may isang plato (pasaporte ng makina), na naglalaman ng ilang data tungkol sa makina, kabilang ang kapangyarihan nito.

Ang lakas ng tao sa ilalim ng normal na mga kondisyon sa pagtatrabaho ay nasa average na 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, kailangan mong i-multiply ang kapangyarihan sa oras kung kailan ginawa ang gawaing ito.

Halimbawa. Ang motor ng fan ng silid 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:

Desisyon:

A = 35 W * 600 s = 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.

Sa 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 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 isang matibay na katawan na maaaring paikutin sa 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 - itinaas 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 O. 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 kayang buhatin nang mag-isa.

Ang figure ay nagpapakita ng isang pingga na ang axis ng pag-ikot ay O(fulcrum) ay matatagpuan sa pagitan ng mga punto ng aplikasyon ng mga puwersa PERO at AT. Ang ibang figure ay nagpapakita ng 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.

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 umiikot ang pingga pakanan, at ang puwersa F 2 umiikot ito ng 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 puwersa na 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. (Ngunit hindi ba sinabi sa huling talata na ang mga lever ay ginamit ng mga Egyptian? O ang salitang "established" ay mahalaga dito?)

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:

Desisyon:

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 balikat 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 sa 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 puwersang 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 isinasaalang-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 na presyon ng pingga, 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 nakasalalay 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. Mas mainam na i-unscrew ang nut gamit ang isang mahabang wrench kaysa sa isang 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 pagkakaroon 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 na 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 puwersa ng pagpapatakbo kailangang tumaas nang malaki. 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 sasakyan 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-braso pingga . AT decimal scale ang braso kung saan nasuspinde ang tasa na may mga timbang ay 10 beses na mas mahaba kaysa sa brasong nagdadala ng kargada. 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 ang 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: O- 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 dagdag 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-pantay sa bawat 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 palipat-lipat 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 pagsasagawa 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.), itakda 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 tinatahak 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. PERO 1 = PERO 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 distansya. 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!".

Siyempre, hindi makayanan ni Archimedes ang ganoong gawain, kahit na binigyan siya ng isang 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 paraan, madadaanan na mga puntos aplikasyon ng pwersa F at F, ay pareho, pareho ang mga puwersa, na nangangahulugan na ang gawain ay pareho.

Posibleng sukatin at ihambing sa isa't isa ang gawaing ginawa sa tulong ng isang movable block. Upang maiangat ang load sa taas na h sa tulong ng isang movable block, kinakailangang 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 panuntunang 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 pagbubuhat 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 magsagawa ng karagdagang 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 (ginugol) 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 paggamit ng puwersang nagtutulak ay bumaba sa taas h2 = 0.4 m. Hanapin ang kahusayan ng ang pingga.

Isulat natin ang kalagayan ng problema at lutasin ito.

Ibinigay :

Desisyon :

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 ginagawa din sa kasong ito. Bahagi ng kapaki-pakinabang na gawain - 20% nito - ay ginugol sa pagtagumpayan ng alitan sa axis ng pingga at paglaban ng hangin, 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 mga katangian ng enerhiya ng paggalaw ay ipinakilala sa batayan ng konsepto ng mekanikal na gawain o ang gawain ng isang puwersa.

Ang Trabaho A na ginagawa ng isang pare-parehong puwersa F → ay isang pisikal na dami na katumbas ng produkto ng mga module ng puwersa at displacement, na pinarami ng cosine ng anggulo α matatagpuan sa pagitan ng force vectors F → at displacement s → .

Ang kahulugang ito makikita sa Figure 1. labingwalong . isa.

Ang pormula ng trabaho ay nakasulat bilang,

A = F s cos α .

Ang trabaho ay isang scalar na dami. Ginagawa nitong posible na maging positibo sa (0 ° ≤ α< 90 °) , отрицательной при (90 ° < α ≤ 180 °) . Когда задается прямой угол α , тогда совершаемая сила равняется нулю. Единицы измерения работы по системе СИ - джоули (Д ж) .

Ang isang joule ay katumbas ng gawaing ginawa ng isang puwersa na 1 N upang ilipat ang 1 m sa direksyon ng puwersa.

Larawan 1. labingwalong . isa. Lakas ng trabaho F → : A = F s cos α = F s s

Kapag ipinapalabas ang F s → puwersa F → papunta sa direksyon ng paggalaw s → ang puwersa ay hindi nananatiling pare-pareho, at ang pagkalkula ng trabaho para sa maliliit na displacement Δ s i summed up at ginawa ayon sa formula:

A = ∑ ∆ A i = ∑ F s i ∆ s i .

Ang dami ng trabahong ito ay kinakalkula mula sa limitasyon (Δ s i → 0), pagkatapos nito ay napupunta sa integral.

Ang graphic na representasyon ng trabaho ay tinutukoy mula sa lugar curvilinear figure, na matatagpuan sa ilalim ng graph F s (x) ng Figure 1. labingwalong . 2.

Larawan 1. labingwalong . 2. Graphic na kahulugan ng trabaho Δ A i = F s i Δ s i .

Ang isang halimbawa ng puwersang umaasa sa coordinate ay ang elastic force ng spring, na sumusunod sa batas ni Hooke. Upang mabatak ang tagsibol, kinakailangan na mag-aplay ng puwersa F → , ang modulus na kung saan ay proporsyonal sa pagpahaba ng tagsibol. Ito ay makikita sa Figure 1. labingwalong . 3 .

Larawan 1. labingwalong . 3 . Naka-stretch na tagsibol. Ang direksyon ng panlabas na puwersa F → coincides sa direksyon ng displacement s → . F s = k x , kung saan ang k ay ang higpit ng spring.

F → y p p = - F →

Ang pag-asa ng module ng panlabas na puwersa sa mga coordinate x ay maaaring ipakita sa graph gamit ang isang tuwid na linya.

Larawan 1. labingwalong . 4 . Ang pag-asa ng module ng panlabas na puwersa sa coordinate kapag ang tagsibol ay nakaunat.

Mula sa figure sa itaas, posible na makahanap ng trabaho sa panlabas na puwersa ng kanang libreng dulo ng tagsibol, gamit ang lugar ng tatsulok. Ang formula ay kukuha ng form

Ang formula na ito ay naaangkop upang ipahayag ang gawaing ginawa ng isang panlabas na puwersa kapag ang isang spring ay na-compress. Ang parehong mga kaso ay nagpapakita na ang nababanat na puwersa F → y p p ay katumbas ng gawain ng panlabas na puwersa F → , ngunit may kabaligtaran na tanda.

Kahulugan 2

Kung maraming puwersa ang kumikilos sa katawan, kung gayon ang pormula para sa kabuuang gawain ay magmumukhang kabuuan ng lahat ng gawaing ginawa dito. Kapag ang isang katawan ay sumulong, ang mga punto ng aplikasyon ng mga puwersa ay gumagalaw sa parehong paraan, iyon ay pangkalahatang gawain ng lahat ng pwersa ay magiging katumbas ng gawain ng resulta ng inilapat na pwersa.

Larawan 1. labingwalong . 5 . modelo ng gawaing mekanikal.

Pagpapasiya ng kapangyarihan

kapangyarihan ay ang gawaing ginagawa ng puwersa bawat yunit ng oras.

Pagre-record pisikal na bilang kapangyarihan, na tinutukoy ng N, ay nasa anyo ng ratio ng trabaho A sa pagitan ng oras t ng gawaing isinagawa, iyon ay:

Kahulugan 4

Ginagamit ng CI system ang watt (Wt) bilang yunit ng kapangyarihan, katumbas ng lakas ng puwersa na gumagawa ng 1 J sa 1 s.

Kung may napansin kang pagkakamali sa teksto, mangyaring i-highlight ito at pindutin ang Ctrl+Enter

Sa pisika, ang konsepto ng "trabaho" ay may ibang kahulugan kaysa sa ginamit sa Araw-araw na buhay. Sa partikular, ang terminong "trabaho" ay ginagamit kapag pisikal na lakas nagiging sanhi ng paggalaw ng bagay. Sa pangkalahatan, kung ang isang malakas na puwersa ay nagiging sanhi ng isang bagay na lumipat nang napakalayo, pagkatapos ay maraming trabaho ang gagawin. At kung ang puwersa ay maliit o ang bagay ay hindi gumagalaw nang napakalayo, kung gayon kaunting trabaho lamang. Ang puwersa ay maaaring kalkulahin gamit ang formula: Trabaho = F × D × cosine(θ) kung saan F = puwersa (sa Newtons), D = displacement (sa metro), at θ = anggulo sa pagitan ng force vector at direksyon ng paggalaw.

Mga hakbang

Bahagi 1

1. Hanapin ang direksyon ng force vector at ang direksyon ng paggalaw. Upang makapagsimula, mahalagang matukoy muna kung saang direksyon gumagalaw ang bagay, pati na rin kung saan inilalapat ang puwersa. Tandaan na ang mga bagay ay hindi palaging gumagalaw ayon sa puwersang inilapat sa kanila - halimbawa, kung hihilahin mo ang isang maliit na cart sa pamamagitan ng hawakan, pagkatapos ay maglalapat ka ng dayagonal na puwersa (kung mas matangkad ka kaysa sa cart) upang ilipat ito pasulong. Sa seksyong ito, gayunpaman, haharapin natin ang mga sitwasyon kung saan ang puwersa (pagsisikap) at pag-alis ng isang bagay mayroon parehong direksyon. Para sa impormasyon kung paano maghanap ng trabaho kapag ang mga item na ito hindi may parehong direksyon, basahin sa ibaba.

   • Upang gawing madaling maunawaan ang prosesong ito, sundan natin ang isang halimbawang gawain. Sabihin nating ang isang laruang kotse ay hinila ng tren sa harap nito. Sa kasong ito, ang force vector at ang direksyon ng paggalaw ng tren ay tumuturo sa parehong landas - pasulong. Sa mga susunod na hakbang, gagamitin namin ang impormasyong ito para makatulong na mahanap ang gawaing ginawa ng entity.

2. Hanapin ang offset ng bagay. Ang unang variable D o offset na kailangan namin para sa work formula ay kadalasang madaling mahanap. Ang displacement ay ang distansiya lamang ng puwersa na nagdulot ng paggalaw ng bagay mula sa orihinal nitong posisyon. AT mga gawain sa pag-aaral ang impormasyong ito, bilang panuntunan, ay maaaring ibigay (alam) o maaari itong mahihinuha (mahanap) mula sa iba pang impormasyon sa problema. AT totoong buhay ang kailangan mo lang gawin upang mahanap ang offset ay sukatin ang distansya ng paggalaw ng mga bagay.

   • Tandaan na ang mga unit ng distansya ay dapat nasa metro sa formula upang makalkula ang trabaho.
   • Sa aming halimbawa ng laruang tren, sabihin nating nahanap natin ang gawaing ginawa ng tren habang dumadaan ito sa riles. Kung ito ay magsisimula sa isang tiyak na punto at huminto sa isang lugar na humigit-kumulang 2 metro pababa sa track, maaari naming gamitin 2 metro para sa aming "D" na halaga sa formula.

3. Hanapin ang puwersa na inilapat sa bagay. Susunod, hanapin ang dami ng puwersa na ginagamit upang ilipat ang bagay. Ito ay isang sukatan ng "lakas" ng puwersa - mas malaki ang magnitude nito, mas malakas na itinutulak nito ang bagay at mas mabilis nitong pinabilis ang takbo nito. Kung ang magnitude ng puwersa ay hindi ibinigay, maaari itong makuha mula sa masa at acceleration ng displacement (sa kondisyon na walang iba pang magkasalungat na pwersa na kumikilos dito) gamit ang formula F = M × A.

   • Tandaan na ang mga yunit ng puwersa ay dapat nasa Newtons upang makalkula ang formula ng trabaho.
   • Sa ating halimbawa, ipagpalagay natin na hindi natin alam ang laki ng puwersa. Gayunpaman, ipagpalagay natin na alam namin na ang laruang tren ay may bigat na 0.5 kg at ang puwersa ay nagiging sanhi ng pagbilis nito sa bilis na 0.7 metro/segundo 2 . Sa kasong ito, mahahanap natin ang halaga sa pamamagitan ng pagpaparami ng M × A = 0.5 × 0.7 = 0.35 Newton.

4. Multiply Force × Distansya. Kapag nalaman mo na ang dami ng puwersang kumikilos sa iyong bagay at ang distansya na nailipat nito, ang iba ay madali na. I-multiply lang ang dalawang value na ito sa isa't isa para makuha ang work value.

   • Oras na para lutasin ang ating halimbawang problema. Sa halaga ng puwersa na 0.35 Newton at halaga ng displacement na 2 metro, ang aming sagot ay isang simpleng tanong sa pagpaparami: 0.35 × 2 = 0.7 Joule.
   • Maaaring napansin mo na sa formula na ibinigay sa panimula, mayroong karagdagang bahagi sa formula: cosine (θ). Tulad ng tinalakay sa itaas, sa halimbawang ito, ang puwersa at direksyon ng paggalaw ay inilalapat sa parehong direksyon. Nangangahulugan ito na ang anggulo sa pagitan ng mga ito ay 0 o . Dahil ang cosine(0) = 1, hindi namin kailangang isama ito - i-multiply lang namin sa 1.

5. Ilagay ang iyong sagot sa Joules. Sa pisika, ang trabaho (at ilang iba pang dami) ay halos palaging ibinibigay sa isang yunit na tinatawag na Joule. Ang isang joule ay tinukoy bilang 1 Newton ng puwersa na inilapat bawat metro, o sa madaling salita, 1 Newton × metro. Makatuwiran ito - dahil dina-multiply mo ang distansya sa pamamagitan ng puwersa, makatuwiran na ang sagot na makukuha mo ay magkakaroon ng unit na katumbas ng yunit ng iyong puwersa na natitiklop sa iyong distansya.

   Bahagi 2

   Pagkalkula ng Trabaho Gamit ang Angular Force

   1. Hanapin ang puwersa at displacement gaya ng dati. Sa itaas ay hinarap namin ang isang problema kung saan ang isang bagay ay gumagalaw sa parehong direksyon tulad ng puwersa na inilalapat dito. Sa katunayan, hindi ito palaging nangyayari. Sa mga kaso kung saan ang puwersa at paggalaw ng isang bagay ay nasa dalawang magkaibang direksyon, ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang direksyon na ito ay dapat ding isaalang-alang sa equation upang makakuha ng tumpak na resulta. Una, hanapin ang magnitude ng puwersa at displacement ng bagay, gaya ng karaniwan mong ginagawa.

      • Tingnan natin ang isa pang halimbawang gawain. Sa kasong ito, sabihin nating hinihila natin ang laruang tren pasulong tulad ng sa halimbawang problema sa itaas, ngunit sa pagkakataong ito ay talagang humihila tayo pataas sa isang diagonal na anggulo. Sa susunod na hakbang, isasaalang-alang natin ito, ngunit sa ngayon ay mananatili tayo sa mga pangunahing kaalaman: ang paggalaw ng tren at ang dami ng puwersang kumikilos dito. Para sa aming mga layunin, sabihin nating ang puwersa ay may magnitude 10 Newton at siya rin ang nagmaneho 2 metro pasulong tulad ng dati.

   2. Hanapin ang anggulo sa pagitan ng force vector at ang displacement. Hindi tulad ng mga halimbawa sa itaas na may puwersa na nasa ibang direksyon kaysa sa paggalaw ng bagay, kailangan mong hanapin ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang direksyon na ito bilang anggulo sa pagitan nila. Kung hindi ibinigay sa iyo ang impormasyong ito, maaaring kailanganin mong sukatin ang anggulo sa iyong sarili o kunin ito mula sa iba pang impormasyon sa problema.

      • Para sa aming halimbawang problema, ipagpalagay natin na ang puwersa na inilalapat ay humigit-kumulang 60o sa itaas ng pahalang na eroplano. Kung ang tren ay dumiretso pa rin sa unahan (iyon ay, pahalang), ang anggulo sa pagitan ng force vector at paggalaw ng tren ay magiging 60o.

   3. Multiply Force × Distansya × Cosine(θ). Kapag nalaman mo na ang displacement ng bagay, ang dami ng puwersang kumikilos dito, at ang anggulo sa pagitan ng force vector at ang paggalaw nito, ang solusyon ay halos kasingdali nang hindi isinasaalang-alang ang anggulo. Kunin lang ang cosine ng isang anggulo (maaaring mangailangan ito ng siyentipikong calculator) at i-multiply ito sa pamamagitan ng puwersa at displacement upang mahanap ang iyong sagot sa Joules.

      • Lutasin natin ang isang halimbawa ng ating problema. Gamit ang isang calculator, nakita namin na ang cosine ng 60 o ay 1/2. Sa pamamagitan ng pagsasama nito sa formula, malulutas natin ang problema tulad ng sumusunod: 10 Newtons × 2 metro × 1/2 = 10 Joule.

   Bahagi 3

   Paggamit ng halaga ng trabaho

   1. Baguhin ang formula upang mahanap ang distansya, puwersa, o anggulo. Ang formula ng trabaho sa itaas ay hindi lamang kapaki-pakinabang para sa paghahanap ng trabaho - mahalaga din ito para sa paghahanap ng anumang mga variable sa isang equation kapag alam mo na ang halaga ng trabaho. Sa mga kasong ito, ihiwalay lamang ang variable na iyong hinahanap at lutasin ang equation ayon sa mga pangunahing tuntunin ng algebra.

      • Halimbawa, ipagpalagay na alam natin na ang ating tren ay hinihila nang may lakas na 20 Newtons sa isang diagonal na anggulo na higit sa 5 metro ng track upang magawa ang 86.6 Joules ng trabaho. Gayunpaman, hindi namin alam ang anggulo ng vector ng puwersa. Upang mahanap ang anggulo, kinuha lang namin ang variable na ito at lutasin ang equation tulad ng sumusunod: 86.6 = 20 × 5 × Cosine(θ) 86.6/100 = Cosine(θ) Arccos(0.866) = θ = 30o

   2. Hatiin sa oras na ginugol sa paggalaw upang mahanap ang kapangyarihan. Sa pisika, ang trabaho ay malapit na nauugnay sa isa pang uri ng pagsukat na tinatawag na "kapangyarihan". Ang kapangyarihan ay isang paraan lamang ng pagsukat ng rate kung saan ang trabaho ay ginagawa sa isang partikular na sistema sa loob ng mahabang panahon. Kaya't upang mahanap ang kapangyarihan, ang kailangan mo lang gawin ay hatiin ang gawaing ginamit upang ilipat ang bagay sa oras na kinakailangan upang makumpleto ang paglipat. Ang mga sukat ng kapangyarihan ay ipinahiwatig sa mga yunit - W (na katumbas ng Joule / segundo).

      • Halimbawa, para sa halimbawang gawain sa hakbang sa itaas, sabihin nating inabot ng 12 segundo para gumalaw ang tren nang 5 metro. Sa kasong ito, ang kailangan mo lang gawin ay hatiin ang gawaing ginawa upang ilipat ito ng 5 metro (86.6 J) sa 12 segundo upang mahanap ang sagot upang makalkula ang kapangyarihan: 86.6/12 = " 7.22 W.

   3. Gamitin ang formula na TME i + W nc = TME f upang mahanap ang mekanikal na enerhiya sa system. Ang trabaho ay maaari ding gamitin upang mahanap ang dami ng enerhiya na nakapaloob sa isang sistema. Sa itaas na formula TME i = inisyal kabuuang mekanikal na enerhiya sa TME system f = pangwakas kabuuang mekanikal na enerhiya sa sistema at W nc = gawaing ginawa sa mga sistema ng komunikasyon dahil sa mga di-konserbatibong pwersa. . Sa formula na ito, kung ang puwersa ay inilapat sa direksyon ng paggalaw, kung gayon ito ay positibo, at kung ito ay pinindot (laban) dito, kung gayon ito ay negatibo. Tandaan na ang parehong mga variable ng enerhiya ay matatagpuan gamit ang formula (½)mv 2 kung saan m = mass at V = volume.

      • Halimbawa, para sa halimbawa ng problema dalawang hakbang sa itaas, ipagpalagay natin na ang tren sa una ay may kabuuang mekanikal na enerhiya na 100 joules. Dahil ang puwersa sa problema ay hinihila ang tren sa direksyong nalampasan na nito, ito ay positibo. Sa kasong ito, ang huling enerhiya ng tren ay TME i + W nc = 100 + 86.6 = 186.6 J.
      • Tandaan na ang mga di-konserbatibong pwersa ay mga puwersa na ang kapangyarihang makaapekto sa acceleration ng isang bagay ay nakasalalay sa landas na dinaanan ng bagay. Ang alitan ay magandang halimbawa- ang isang bagay na itinulak sa isang maikli, tuwid na landas ay mararamdaman ang mga epekto ng alitan sa loob ng maikling panahon, habang ang isang bagay na itinulak sa isang mahaba, paikot-ikot na landas patungo sa parehong panghuling lokasyon ay kadalasang nakakaramdam ng higit na alitan.
   • Kung namamahala ka upang malutas ang problema, pagkatapos ay ngumiti at maging masaya para sa iyong sarili!
   • Magsanay sa paglutas hangga't maaari higit pa mga gawain, ginagarantiyahan nito ang buong pag-unawa.
   • Patuloy na magsanay at subukang muli kung hindi ka magtagumpay sa unang pagkakataon.
   • Alamin ang mga sumusunod na punto tungkol sa trabaho:
     • Ang gawaing ginawa ng puwersa ay maaaring maging positibo o negatibo. (Sa ganitong kahulugan, ang mga terminong "positibo o negatibo" ay nagdadala ng kanilang kahulugan sa matematika, ngunit ang karaniwang kahulugan).
     • Ang gawaing ginawa ay negatibo kapag ang puwersa ay kumikilos sa kabaligtaran ng direksyon sa displacement.
     • Ang gawaing ginawa ay positibo kapag ang puwersa ay kumikilos sa direksyon ng paglalakbay.

Ang bawat katawan na gumagalaw ay mailalarawan bilang trabaho. Sa madaling salita, inilalarawan nito ang pagkilos ng mga puwersa.

Ang trabaho ay tinukoy bilang:
Ang produkto ng modulus ng puwersa at ang landas na nilakbay ng katawan, na pinarami ng cosine ng anggulo sa pagitan ng direksyon ng puwersa at paggalaw.

Ang trabaho ay sinusukat sa Joules:
1 [J] = = [kg* m2/s2]

Halimbawa, ang katawan A, sa ilalim ng impluwensya ng puwersa ng 5 N, ay lumampas sa 10 m. Tukuyin ang gawaing ginawa ng katawan.

Dahil ang direksyon ng paggalaw at ang pagkilos ng puwersa ay pareho, ang anggulo sa pagitan ng force vector at ng displacement vector ay magiging 0°. Ang formula ay pinasimple dahil ang cosine ng isang anggulo sa 0° ay 1.

Ang pagpapalit ng mga paunang parameter sa formula, nakita namin:
A= 15 J.

Isaalang-alang ang isa pang halimbawa, ang isang katawan na may mass na 2 kg, na gumagalaw na may acceleration na 6 m / s2, lumipas ng 10 m. Tukuyin ang gawaing ginawa ng katawan kung ito ay lumipat paitaas kasama ang isang hilig na eroplano sa isang anggulo na 60 °.

Upang magsimula, kinakalkula namin kung anong puwersa ang dapat ilapat upang ipaalam sa katawan ang isang acceleration ng 6 m / s2.

F = 2 kg * 6 m/s2 = 12 H.
Sa ilalim ng pagkilos ng puwersa ng 12H, ang katawan ay naglakbay ng 10 m. Ang gawain ay maaaring kalkulahin gamit ang kilalang formula:

Kung saan, ang a ay katumbas ng 30 °. Ang pagpapalit ng paunang data sa formula, nakukuha namin:
A= 103.2 J.

kapangyarihan

Maraming mga makina ng mga mekanismo ang gumaganap ng parehong gawain para sa ibang tagal ng panahon. Upang ihambing ang mga ito, ipinakilala ang konsepto ng kapangyarihan.
Ang kapangyarihan ay isang halaga na nagpapakita ng dami ng gawaing ginawa sa bawat yunit ng oras.

Ang kapangyarihan ay sinusukat sa watts, pagkatapos ng Scottish engineer na si James Watt.
1 [Watt] = 1 [J/s].

Halimbawa, ang isang malaking crane ay nagtaas ng kargada na tumitimbang ng 10 tonelada hanggang sa taas na 30 m sa loob ng 1 minuto. Isang maliit na crane ang nagtaas ng 2 toneladang brick sa parehong taas sa loob ng 1 minuto. Ihambing ang mga kapasidad ng crane.
Tukuyin ang gawaing ginagawa ng mga crane. Ang pag-load ay tumataas ng 30m, habang nilalampasan ang puwersa ng grabidad, kaya ang puwersa na ginugol sa pag-angat ng pagkarga ay magiging katumbas ng puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng Earth at ng pagkarga (F = m * g). At ang trabaho ay ang produkto ng mga puwersa at ang distansya na nilakbay ng mga kalakal, iyon ay, ang taas.

Para sa isang malaking crane A1 = 10,000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 3,000,000 J, at para sa isang maliit na crane A2 = 2,000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 600,000 J.
Ang kapangyarihan ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng paghahati ng trabaho sa oras. Itinaas ng dalawang crane ang load sa loob ng 1 min (60 sec).

Mula rito:
N1 = 3,000,000 J/60 s = 50,000 W = 50 kW.
N2 = 600,000 J / 60 s = 10,000 W = 10 kW.
Mula sa data sa itaas, malinaw na nakikita na ang unang crane ay 5 beses na mas malakas kaysa sa pangalawa.