Работа. Мощность

МощностьМощность Р, развиваемая силой , приложенной к некоторой точке В тела, — это физическая величина, для которой задана процедура ее вычисления. В выбранной системе отсчета сила приложена к точке В тела (например, к кончику носа Буратино), которая вместе с телом движется. Точка В тела имеет в выбранной системе отсчета некоторую скорость . Мощность Р, развиваемая силой, равна скалярному произведению векторов силы и скорости точки: . Мощность, развиваемая силой, зависит от выбора системы отсчета.

Например, при разгоне автомобиля относительно неподвижной дороги (зафиксирована система отсчета — дорога) в отсутствии проскальзывания колес (скорость точек колес, к которым приложена сила трения со стороны дороги, равна нулю) сила трения, действующая со стороны дороги на нижнюю часть (точку) колеса, развивает нулевую мощность. В той же ситуации разгона автомобиля, рассматриваемой из другой системы отсчета, где дорога движется, мощность, развиваемая силой трения, может быть отличной от нуля.

Работа А силы, приложенной к некоторой точке В тела, — это физическая величина, для которой задана процедура ее вычисления. В выбранной системе отсчета за выбранный промежуток времени работа силы равна произведению мощности Р, развиваемой силой, на промежуток времени , в течение которого, эта мощность развивалась силой:

Если за время наблюдений (измерений) сила прикладывалась к нескольким разным точкам тела, то суммарная работа силы вычисляется как алгебраическая сумма работ, вычисленных для каждой фиксированной точки.

Работа силы зависит от выбора системы отсчета.

Иногда в задачах используется формулировка, в которой работу совершает «тело», например, «газ». В этом случае следует понимать под работой тела суммарную работу всех сил, с которыми данное тело действует на другие тела.

Пример: автомобиль начинает движение по горизонтальной дороге, причем колеса не проскальзывают. Начальная скорость автомобиля равна нулю, через некоторое время скорость автомобиля стала равна 5 м/с. Какую работу «совершил автомобиль» в системе отсчета, в которой дорога неподвижна? Ответ: нулевую!! Дело в том, что силы, с которыми колеса автомобиля действовали на дорогу, не совершали работу. Точки дороги, к которым прикасались колеса, не двигались в выбранной системе отсчета!

Или еще один пример: разреженный газ находится в одной половинке закрепленного и неподвижного (в выбранной системе отсчета) сосуда с жесткими стенками, а во второй половинке сосуда — вакуум. Сосуд разделяется невесомой перегородкой. Перегородку мгновенно убирают (сдвигают в сторону). Газ расширяется и занимает весь сосуд. Какую работу совершил газ в этом процессе расширения? Ответ: нулевую, поскольку стенки сосуда, на которые действовали силы со стороны газа, не перемещались!

Спортсмен поднимает штангу массой 200 кг с уровня пола на высоту поднятых рук (2,2 м) за 2 секунды. Какую среднюю за это время мощность развивает сила, с которой он действует на штангу?

Загрузка...