Работа и мощность. Энергия

Энергия

Работа и мощность. Энергия. Работа силы, действующей в направлении движения тела Физическая величина, имеющая название работы, является характеристикой двигая действия силы. Если под действием силы F тело сместилось на расстояние s в направлении действия силы, то работа A (от нем. Arbeit) чисельно равна произведению значения силы на путь s. Единица работы - джоуль (в честь английского ученого Дж. Джоуля),. Быстроту совершения работы характеризует мощность, которая обозначается N или P (от англ. Power):, т.е. мощность P численно равняется работе, которая выполняется в течение секунды. = Дж / с (ватт - в честь шотландского физика Дж. Уатта (Ватта).

Простые механизмы В механике слово «работа» употребляется не только как название физической характеристики, но и как название механического процесса, происходит под действием силы (при этом выполняется работа). Существуют различные устройства, которые позволяют:

1) выполнять работу при условии приложения к телу сравнительно небольшой силы.

2) изменять направление действия силы на более удобный для человека. Все указанные механизмы называются простыми. Примеры первого случая: наклонная плоскость, клин (одна наклонная плоскость или сложенные основаниями друг к другу две наклонные плоскости, винт (в частности как основная часть домкрата, т.е. механического подъемника, рычаг. Примеры для второго случая: блок и его разновидность - коловорот, которые позволяют изменять направление действия силы. Ни один из простых механизмов не дает выигрыша в работе: выигрыш в силе сопровождается проигрышем в расстоянии, следовательно произведение этих велин не меняется. Вывод - во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии - называется «золотого» правила механики, хотя в действительности оно точно реализуется лишь при равномерном движении без трения. Условие равновесия рычага Обычно рычаг представляет собой стержень, который может вращаться вокруг опоры (точка О) или закрепленной неподвижно оси. На рисунке изображен лабораторный рычаг в виде линейки, через центр которой проходит горизонтальная ось. Грузики, наборы которых отличаются вдвое за общим весом, подвешенные к рычагу на разных расстояниях слева и справа от оси (эти расстояния отличаются тоже вдвое), то есть, откуда, и - плечи сил и. Плечо силы - это кратчайшее расстояние от линии действия силы до оси или до точки кручения.

Момент силы M - это произведение значения силы на плечо; (не джоуль!) Момент вызывает вращение рычага в направлении движения часовой стрелки, момент - в обратном. Рычаг находится в равновесии, если момент силы, который вращает рычаг с часовой стрелке, равен моменту силы, который вращает рычаг против часовой стрелки. Коэффициент полезного действия механизма Работа, которую выполняет механизм (полезная работа Ак), за наличия сил трения и сил сопротивления среды всегда меньше, чем больше приведения механизма в движение (выполнена работа Ав). Отношение полезной работы ко всей выполненной работы называется коэффициентом полезного действия (КПД): h = Ак / Ав. Часто КПД выражают в процентах, умножая дробь на 100%. КПД всегда меньше единицы(Или за 100%). Потенциальная энергия поднятого тела. Кинетическая энергия тела энергия W (англ. work - работа, ведь энергия - характеристика способности тела выполнять работу) или E (англ. energy - энергия) - универсальная количественная мера движения которая не меняется при переходе одной формы движения (например, механической) в другую (например, в тепловую).

В механике изменение энергии тела равно работе A, которую при этом выполняет тело (или выполняемая над ним другие тела): Поэтому единицей измерения энергии тоже есть джоуль. Различают энергию потенциальную (от латин. Potentia) - энергию взаимодействия тел или участков тела и кинетическую (греч. kinetikos) - энергию движения тела. Если некое тело поднять над поверхностью Земли, то чем больше есть масса тела m и высота его подъема h, тем большую работу выполнит сила тяжести mg, если тело отпустить. Значение этой работы и определяет потенциальную энергию поднятого тела:. Потенциальную энергию имеет не только тело, поднятое над поверхностью Земли, но и упругое деформированное тело. Тело, движущееся может выполнять работу при столкновении с препятствием (примеры: удар драка копра о сваю, пробивки пулей мишени и др.), следовательно, оно имеет энергию. Энергия тела, движущегося (кинетическая энергия тела), определяется массой тела и его скоростью.

Преобразование одного вида механической энергии в другой. Представте, шарик падает с высоты на опору (на плиту). В исходном положении A (позиция а) шарик имеет лишь потенциальную энергию. В точке C (позиция б), поскольку время начальной потенциальной энергии превратилась в энергию движения. Таким образом, полная механическая энергия шарика в точке C является суммой и (позиция б). В точке B (в момент падения шарика, позиция в) является только. Вследствие возникновения сил упругости при деформации шарика и плиты шарик начинает двигаться вверх - упруго отскакивает от плиты. В точке C (позиция г) ситуация будет такая же, как и в позиции бы, есть полная механическая энергия тела будет суммой и. Если бы не было трения и сопротивления воздуха, то полная механическая энергия шарика осталась бы прежней.