Σε ποιες μονάδες μετράται το έργο της δύναμης; Η φυσική έννοια της εργασίας και η μηχανική ενέργεια

Εάν μια δύναμη ενεργεί σε ένα σώμα, τότε αυτή η δύναμη λειτουργεί για να κινήσει το σώμα. Πριν ορίσετε την εργασία στο καμπυλόγραμμη κίνησησημαντικό σημείο, εξετάστε ειδικές περιπτώσεις:

Σε αυτή την περίπτωση η μηχανική εργασία ΕΝΑ είναι ίσο με:

ΕΝΑ= F scos=
,

ή A = Fcos× s = F μικρό × μικρό,

Οπουφά μικρό – προβολή δύναμη να μετακινήσω. Σε αυτήν την περίπτωση φά μικρό = συνθ, Και γεωμετρική σημασίαδουλειά ΕΝΑείναι το εμβαδόν του ορθογωνίου κατασκευασμένου σε συντεταγμένες φά μικρό , , μικρό.

Ας σχεδιάσουμε την προβολή της δύναμης στην κατεύθυνση της κίνησης φά μικρόως συνάρτηση της μετατόπισης s. Ας αναπαραστήσουμε τη συνολική μετατόπιση ως το άθροισμα των n μικρών μετατοπίσεων
. Για μικρά Εγώ -η κίνηση
η εργασία είναι ίση

ή την περιοχή του σκιασμένου τραπεζοειδούς στο σχήμα.

Ολοκληρωμένες μηχανικές εργασίες για μετακίνηση από ένα σημείο 1 ακριβώς 2 θα ισούται με:

.

Η τιμή κάτω από το ολοκλήρωμα θα αντιπροσωπεύει το στοιχειώδες έργο της απειροελάχιστης μετατόπισης
:

- βασική εργασία.

Διαχωρίζουμε την τροχιά ενός υλικού σημείου σε απειροελάχιστες κινήσεις και έργο δύναμης μετακινώντας ένα υλικό σημείο από ένα σημείο 1 ακριβώς 2 ορίζεται ως καμπυλόγραμμο ολοκλήρωμα:

–εργασία σε καμπύλη κίνηση.

Παράδειγμα 1: Έργο βαρύτητας
κατά την καμπυλόγραμμη κίνηση ενός υλικού σημείου.

.

Περαιτέρω Πως σταθερή τιμήμπορεί να αφαιρεθεί από το ολοκλήρωμα και το ολοκλήρωμα σύμφωνα με το σχήμα θα αντιπροσωπεύει την πλήρη μετατόπιση . .

Αν συμβολίσουμε το ύψος ενός σημείου 1 από την επιφάνεια της Γης μέσω , και το ύψος του σημείου 2 διά μέσου , Οτι

Βλέπουμε ότι σε αυτή την περίπτωση το έργο καθορίζεται από τη θέση του υλικού σημείου στις αρχικές και τελικές στιγμές του χρόνου και δεν εξαρτάται από το σχήμα της τροχιάς ή της διαδρομής. Το έργο που γίνεται από τη βαρύτητα κατά μήκος μιας κλειστής διαδρομής είναι μηδέν:
.

Οι δυνάμεις των οποίων το έργο σε μια κλειστή διαδρομή είναι μηδέν ονομάζονταισυντηρητικός .

Παράδειγμα 2 : Εργασία που γίνεται με δύναμη τριβής.

Αυτό είναι ένα παράδειγμα μιας μη συντηρητικής δύναμης. Για να φανεί αυτό, αρκεί να εξετάσουμε το στοιχειώδες έργο της δύναμης τριβής:

,

εκείνοι. Το έργο που γίνεται από τη δύναμη τριβής είναι πάντα αρνητικό μέγεθος και δεν μπορεί να είναι ίσο με μηδέν σε μια κλειστή διαδρομή. Η εργασία που γίνεται ανά μονάδα χρόνου ονομάζεται εξουσία. Εάν κατά τη διάρκεια του χρόνου
γίνονται εργασίες
, τότε η ισχύς είναι ίση

–μηχανική ισχύς.

Λήψη
όπως και

,

παίρνουμε την έκφραση για δύναμη:

.

Η μονάδα εργασίας SI είναι το joule:
= 1 J = 1 N 1 m, και η μονάδα ισχύος είναι τα watt: 1 W = 1 J/s.

Μηχανική ενέργεια.

Η ενέργεια μοιράζεται ποσοτικό μέτροκινήσεις αλληλεπίδρασης όλων των τύπων ύλης. Η ενέργεια δεν εξαφανίζεται και δεν προκύπτει από το τίποτα: μπορεί να περάσει μόνο από τη μια μορφή στην άλλη. Η έννοια της ενέργειας συνδέει όλα τα φαινόμενα στη φύση. Σύμφωνα με τις διάφορες μορφές κίνησης της ύλης, θεωρούνται διαφορετικοί τύποι ενέργειας - μηχανική, εσωτερική, ηλεκτρομαγνητική, πυρηνική κ.λπ.

Οι έννοιες της ενέργειας και της εργασίας συνδέονται στενά μεταξύ τους. Είναι γνωστό ότι η εργασία γίνεται λόγω του αποθέματος ενέργειας και, αντίθετα, κάνοντας εργασία, μπορείτε να αυξήσετε το απόθεμα ενέργειας σε οποιαδήποτε συσκευή. Με άλλα λόγια, η εργασία είναι ένα ποσοτικό μέτρο της μεταβολής της ενέργειας:

.

Η ενέργεια, όπως και το έργο, μετριέται σε SI σε τζάουλ: [ μι]=1 J.

Η μηχανική ενέργεια είναι δύο τύπων - κινητική και δυναμική.

Κινητική ενέργεια (ή ενέργεια κίνησης) καθορίζεται από τις μάζες και τις ταχύτητες των εν λόγω σωμάτων. Ας σκεφτούμε υλικό σημείο, που κινείται υπό την επίδραση της δύναμης . Το έργο αυτής της δύναμης αυξάνει την κινητική ενέργεια ενός υλικού σημείου
. Σε αυτήν την περίπτωση, ας υπολογίσουμε τη μικρή προσαύξηση (διαφορικό) κινητική ενέργεια:

Κατά τον υπολογισμό
Χρησιμοποιήθηκε ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα
, και
- μονάδα της ταχύτητας του υλικού σημείου. Επειτα
μπορεί να αναπαρασταθεί ως:

-

- κινητική ενέργεια ενός κινούμενου υλικού σημείου.

Πολλαπλασιάζοντας και διαιρώντας αυτήν την έκφραση με
, και με δεδομένο αυτό
, παίρνουμε

-

- σύνδεση μεταξύ ορμής και κινητικής ενέργειας ενός κινούμενου υλικού σημείου.

Δυναμική ενέργεια (ή η ενέργεια της θέσης των σωμάτων) καθορίζεται από τη δράση συντηρητικών δυνάμεων στο σώμα και εξαρτάται μόνο από τη θέση του σώματος .

Είδαμε ότι το έργο γίνεται από τη βαρύτητα
με καμπυλόγραμμη κίνηση υλικού σημείου
μπορεί να αναπαρασταθεί ως η διαφορά στις τιμές συνάρτησης
, που λαμβάνονται στο σημείο 1 και στο σημείο 2 :

.

Αποδεικνύεται ότι όποτε οι δυνάμεις είναι συντηρητικές, το έργο αυτών των δυνάμεων στο μονοπάτι 1
2 μπορεί να αναπαρασταθεί ως:

.

Λειτουργία , που εξαρτάται μόνο από τη θέση του σώματος ονομάζεται δυναμική ενέργεια.

Μετά για στοιχειώδη εργασία παίρνουμε

–εργασία ισοδυναμεί με απώλεια δυνητικής ενέργειας.

Διαφορετικά, μπορούμε να πούμε ότι η εργασία γίνεται λόγω του αποθέματος δυναμικής ενέργειας.

Μέγεθος , ίσο με το άθροισμα της κινητικής και της δυνητικής ενέργειας του σωματιδίου, ονομάζεται η συνολική μηχανική ενέργεια του σώματος:

–συνολική μηχανική ενέργεια του σώματος.

Συμπερασματικά, σημειώνουμε ότι χρησιμοποιώντας τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα
, διαφορικό κινητικής ενέργειας
μπορεί να αναπαρασταθεί ως:

.

Δυναμική διαφορά ενέργειας
, όπως αναφέρεται παραπάνω, ισούται με:

.

Έτσι, αν η δύναμη – συντηρητική δύναμη και δεν υπάρχουν άλλες εξωτερικές δυνάμεις, λοιπόν , δηλ. Στην περίπτωση αυτή διατηρείται η συνολική μηχανική ενέργεια του σώματος.

Το άλογο τραβάει το κάρο με κάποια δύναμη, ας το δηλώσουμε φάέλξη. Ο παππούς, καθισμένος στο κάρο, το πιέζει με λίγη δύναμη. Ας το χαρακτηρίσουμε φάπίεση Το κάρο κινείται κατά την κατεύθυνση της δύναμης έλξης του αλόγου (προς τα δεξιά), αλλά προς την κατεύθυνση της δύναμης πίεσης του παππού (προς τα κάτω) το κάρο δεν κινείται. Γι' αυτό στη φυσική το λένε φάη έλξη λειτουργεί στο καρότσι και φάη πίεση δεν κάνει δουλειά στο καρότσι.

Ετσι, εργασία δύναμης στο σώμα ή μηχανική εργασία – φυσική ποσότητα, της οποίας η ενότητα ίσο με το γινόμενοδύναμη στο μονοπάτι που διανύει το σώμα κατά την κατεύθυνση δράσης αυτής της δύναμηςμικρό:

Προς τιμήν του Άγγλου επιστήμονα D. Joule ονομάστηκε η μονάδα μηχανικής εργασίας 1 τζάουλ(σύμφωνα με τον τύπο, 1 J = 1 N m).

Εάν μια συγκεκριμένη δύναμη ασκεί το εν λόγω σώμα, τότε κάποιο σώμα ενεργεί σε αυτό. Να γιατί το έργο της δύναμης στο σώμα και το έργο του σώματος στο σώμα είναι πλήρη συνώνυμα.Ωστόσο, το έργο του πρώτου σώματος στο δεύτερο και το έργο του δεύτερου σώματος στο πρώτο είναι εν μέρει συνώνυμα, αφού οι συντελεστές αυτών των έργων είναι πάντα ίσοι και τα σημάδια τους είναι πάντα αντίθετα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο υπάρχει ένα σύμβολο "±" στον τύπο. Ας συζητήσουμε τα σημάδια της εργασίας με περισσότερες λεπτομέρειες.

Οι αριθμητικές τιμές της δύναμης και της διαδρομής είναι πάντα μη αρνητικές ποσότητες. Αντίθετα, η μηχανική εργασία μπορεί να έχει θετικά και αρνητικά σημάδια. Αν η κατεύθυνση της δύναμης συμπίπτει με την κατεύθυνση κίνησης του σώματος, τότε το έργο που κάνει η δύναμη θεωρείται θετικό.Εάν η κατεύθυνση της δύναμης είναι αντίθετη από την κατεύθυνση κίνησης του σώματος, το έργο που γίνεται από μια δύναμη θεωρείται αρνητικό(παίρνουμε το «–» από τον τύπο «±»). Αν η φορά κίνησης του σώματος είναι κάθετη προς την κατεύθυνση της δύναμης, τότε μια τέτοια δύναμη δεν κάνει κανένα έργο, δηλαδή Α = 0.

Εξετάστε τρεις απεικονίσεις τριών πτυχών της μηχανικής εργασίας.

Η εργασία με τη βία μπορεί να φαίνεται διαφορετική από την οπτική γωνία διαφορετικών παρατηρητών.Ας εξετάσουμε ένα παράδειγμα: ένα κορίτσι ανεβαίνει σε ένα ασανσέρ. Κάνει μηχανικές εργασίες; Ένα κορίτσι μπορεί να κάνει δουλειά μόνο σε εκείνα τα σώματα που υφίστανται βία. Υπάρχει μόνο ένα τέτοιο σώμα - η καμπίνα του ανελκυστήρα, αφού η κοπέλα πιέζει το πάτωμά της με το βάρος της. Τώρα πρέπει να μάθουμε αν η καμπίνα πηγαίνει με συγκεκριμένο τρόπο. Ας εξετάσουμε δύο επιλογές: με ακίνητο και κινούμενο παρατηρητή.

Αφήστε το αγόρι παρατηρητή να καθίσει πρώτα στο έδαφος. Σε σχέση με αυτό, ο θάλαμος του ανελκυστήρα κινείται προς τα πάνω και περνά μια ορισμένη απόσταση. Το βάρος του κοριτσιού κατευθύνεται προς την αντίθετη πλευρά- κάτω, επομένως, το κορίτσι εκτελεί αρνητική μηχανική εργασία πάνω από την καμπίνα: ΕΝΑ dev< 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: ΕΝΑ dev = 0.

Πριν αποκαλύψετε το θέμα "Πώς μετράται η εργασία", είναι απαραίτητο να κάνετε μια μικρή απόκλιση. Τα πάντα σε αυτόν τον κόσμο υπακούουν στους νόμους της φυσικής. Κάθε διαδικασία ή φαινόμενο μπορεί να εξηγηθεί με βάση ορισμένους νόμους της φυσικής. Για κάθε μετρούμενη ποσότητα υπάρχει μια μονάδα στην οποία συνήθως μετράται. Οι μονάδες μέτρησης είναι σταθερές και έχουν την ίδια σημασία σε όλο τον κόσμο.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-1-768x451..jpg 1024w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Σύστημα διεθνών μονάδων

Ο λόγος για αυτό είναι ο εξής. Στα δεκαεννιά εξήντα, στην Ενδέκατη Γενική Διάσκεψη για τα Βάρη και τα Μέτρα, υιοθετήθηκε ένα σύστημα μετρήσεων που είναι αναγνωρισμένο σε όλο τον κόσμο. Αυτό το σύστημα ονομάστηκε Le Système International d'Unités, SI (SI System International). Αυτό το σύστημα έχει γίνει η βάση για τον προσδιορισμό των μονάδων μέτρησης που είναι αποδεκτές σε όλο τον κόσμο και των σχέσεών τους.

Φυσικοί όροι και ορολογία

Στη φυσική, η μονάδα μέτρησης του έργου της δύναμης ονομάζεται J (Joule), προς τιμή του Άγγλου φυσικού James Joule, ο οποίος συνέβαλε πολύ στην ανάπτυξη του κλάδου της θερμοδυναμικής στη φυσική. Ένα Joule ίσο με εργασίαγίνεται από δύναμη ενός Ν (Νεύτωνα), όταν η εφαρμογή του κινείται κατά ένα Μ (μέτρο) προς την κατεύθυνση της δύναμης. Ένα N (Newton) ισούται με δύναμη μάζας ενός kg (κιλό) με επιτάχυνση 1 m/s2 (μέτρο ανά δευτερόλεπτο) κατά τη διεύθυνση της δύναμης.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-2-2-210x140.jpg 210w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Φόρμουλα για εύρεση εργασίας

Προς ενημέρωσή σας.Στη φυσική, όλα είναι αλληλένδετα· η εκτέλεση οποιασδήποτε εργασίας συνεπάγεται την εκτέλεση πρόσθετων ενεργειών. Ως παράδειγμα, μπορούμε να πάρουμε έναν οικιακό ανεμιστήρα. Όταν ο ανεμιστήρας είναι συνδεδεμένος στην πρίζα, τα πτερύγια του ανεμιστήρα αρχίζουν να περιστρέφονται. Οι περιστρεφόμενες λεπίδες επηρεάζουν τη ροή του αέρα, δίνοντάς του κατευθυντική κίνηση. Αυτό είναι το αποτέλεσμα της δουλειάς. Αλλά για να εκτελεστεί το έργο, είναι απαραίτητη η επιρροή άλλων εξωτερικών δυνάμεων, χωρίς τις οποίες η δράση είναι αδύνατη. Αυτά περιλαμβάνουν ηλεκτρικό ρεύμα, ισχύ, τάση και πολλές άλλες σχετικές τιμές.

Το ηλεκτρικό ρεύμα, στον πυρήνα του, είναι η διατεταγμένη κίνηση των ηλεκτρονίων σε έναν αγωγό ανά μονάδα χρόνου. Το ηλεκτρικό ρεύμα βασίζεται σε θετικά ή αρνητικά φορτισμένα σωματίδια. Ονομάζονται ηλεκτρικά φορτία. Συμβολίζεται με τα γράμματα C, q, Kl (Coulomb), που πήρε το όνομά του από τον Γάλλο επιστήμονα και εφευρέτη Charles Coulomb. Στο σύστημα SI, είναι μια μονάδα μέτρησης για τον αριθμό των φορτισμένων ηλεκτρονίων. 1 C ισούται με τον όγκο των φορτισμένων σωματιδίων που διαρρέουν διατομήαγωγός ανά μονάδα χρόνου. Η μονάδα του χρόνου είναι ένα δευτερόλεπτο. Ο τύπος για το ηλεκτρικό φορτίο φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-3-768x486..jpg 848w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Τύπος εύρεσης ηλεκτρικού φορτίου

Η ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος υποδεικνύεται με το γράμμα Α (αμπέρ). Το αμπέρ είναι μια μονάδα στη φυσική που χαρακτηρίζει τη μέτρηση του έργου της δύναμης που καταναλώνεται για τη μετακίνηση φορτίων κατά μήκος ενός αγωγού. Στον πυρήνα του, ηλεκτρική ενέργεια- αυτή είναι η διατεταγμένη κίνηση των ηλεκτρονίων σε έναν αγωγό υπό την επίδραση ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αγωγός είναι ένα υλικό ή λιωμένο άλας (ηλεκτρολύτης) που έχει μικρή αντίσταση στη διέλευση ηλεκτρονίων. Η ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος επηρεάζεται από δύο φυσικά μεγέθη: την τάση και την αντίσταση. Θα συζητηθούν παρακάτω. Η ισχύς του ρεύματος είναι πάντα ευθέως ανάλογη της τάσης και αντιστρόφως ανάλογη της αντίστασης.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-4-768x552..jpg 800w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Φόρμουλα για την εύρεση ισχύος ρεύματος

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ηλεκτρικό ρεύμα είναι η διατεταγμένη κίνηση των ηλεκτρονίων σε έναν αγωγό. Αλλά υπάρχει μια προειδοποίηση: χρειάζονται ένα συγκεκριμένο αντίκτυπο για να κινηθούν. Αυτό το αποτέλεσμα δημιουργείται δημιουργώντας μια διαφορά δυναμικού. Το ηλεκτρικό φορτίο μπορεί να είναι θετικό ή αρνητικό. Θετικές χρεώσειςνα προσπαθείς πάντα για αρνητικά φορτία. Αυτό είναι απαραίτητο για την ισορροπία του συστήματος. Η διαφορά μεταξύ του αριθμού των θετικά και αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων ονομάζεται ηλεκτρική τάση.

Gif?.gif 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-5-768x499.gif 768w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Τύπος εύρεσης τάσης

Ισχύς είναι η ποσότητα ενέργειας που δαπανάται για να γίνει ένα J (Joule) εργασίας σε χρονικό διάστημα ενός δευτερολέπτου. Η μονάδα μέτρησης στη φυσική ορίζεται ως W (Watt), στο σύστημα SI W (Watt). Εφόσον λαμβάνεται υπόψη η ηλεκτρική ισχύς, εδώ είναι η αξία του δαπανηθέντος ηλεκτρική ενέργειαγια εκτέλεση ορισμένη δράσησε μια χρονική περίοδο.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-6-120x74..jpg 750w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Φόρμουλα για την εύρεση ηλεκτρικής ισχύος

Συμπερασματικά, θα πρέπει να σημειωθεί ότι η μονάδα εργασίας είναι κλιμακωτή ποσότητα, έχει σχέση με όλους τους κλάδους της φυσικής και μπορεί να εξεταστεί από τη σκοπιά όχι μόνο της ηλεκτροδυναμικής ή της θερμικής μηχανικής, αλλά και άλλων τομέων. Το άρθρο εξετάζει εν συντομία την τιμή που χαρακτηρίζει τη μονάδα μέτρησης του έργου της δύναμης.

βίντεο

Ξέρεις τι είναι δουλειά; Χωρίς καμία αμφιβολία. Κάθε άνθρωπος ξέρει τι είναι δουλειά, με την προϋπόθεση ότι γεννήθηκε και ζει στον πλανήτη Γη. Τι είναι η μηχανική εργασία;

Αυτή η έννοια είναι επίσης γνωστή στους περισσότερους ανθρώπους στον πλανήτη, αν και ορισμένα άτομα έχουν μια μάλλον αόριστη κατανόηση αυτής της διαδικασίας. Αλλά δεν μιλάμε για αυτούς τώρα. Περισσότερο μικρότερο αριθμόοι άνθρωποι δεν έχουν ιδέα τι είναι μηχανική εργασία από τη σκοπιά της φυσικής.Στη φυσική, η μηχανική εργασία δεν είναι ανθρώπινη εργασία για τροφή, είναι μια φυσική ποσότητα που μπορεί να είναι εντελώς άσχετη ούτε με ένα άτομο ούτε με οποιοδήποτε άλλο ζωντανό πλάσμα. Πως και έτσι? Ας το καταλάβουμε τώρα.

Μηχανική εργασία στη φυσική

Ας δώσουμε δύο παραδείγματα. Στο πρώτο παράδειγμα, τα νερά του ποταμού, αντιμέτωπα με μια άβυσσο, πέφτουν θορυβωδώς με τη μορφή καταρράκτη. Το δεύτερο παράδειγμα είναι ένας άντρας που κρατά ένα βαρύ αντικείμενο στα απλωμένα χέρια του, για παράδειγμα, κρατώντας τη σπασμένη στέγη πάνω από τη βεράντα ενός εξοχικού σπιτιού από πτώση, ενώ η γυναίκα και τα παιδιά του αναζητούν μανιωδώς κάτι για να το στηρίξουν. Πότε εκτελούνται μηχανικές εργασίες;

Ορισμός μηχανικής εργασίας

Σχεδόν όλοι, χωρίς δισταγμό, θα απαντήσουν: στο δεύτερο. Και θα κάνουν λάθος. Το αντίθετο ισχύει. Στη φυσική περιγράφεται η μηχανική εργασία με τους ακόλουθους ορισμούς:Η μηχανική εργασία εκτελείται όταν μια δύναμη επιδρά σε ένα σώμα και αυτό κινείται. Μηχανολογικές εργασίεςευθέως ανάλογη με τη δύναμη που εφαρμόζεται και τη διανυθείσα απόσταση.

Τύπος μηχανικής εργασίας

Η μηχανική εργασία καθορίζεται από τον τύπο:

όπου το Α είναι η εργασία,
F - δύναμη,
s είναι η απόσταση που διανύθηκε.

Έτσι, παρ' όλο τον ηρωισμό του κουρασμένου κατόχου της στέγης, η δουλειά που έχει κάνει είναι μηδενική, αλλά το νερό, πέφτοντας υπό την επίδραση της βαρύτητας από ψηλό γκρεμό, κάνει την πιο μηχανική δουλειά. Δηλαδή, αν σπρώξουμε ανεπιτυχώς ένα βαρύ ντουλάπι, τότε η δουλειά που έχουμε κάνει από τη σκοπιά της φυσικής θα είναι ίση με το μηδέν, παρά το γεγονός ότι εφαρμόζουμε μεγάλη δύναμη. Αλλά αν μετακινήσουμε το ντουλάπι σε μια ορισμένη απόσταση, τότε θα κάνουμε τη δουλειά ίσο με το γινόμενοασκείται δύναμη από την απόσταση στην οποία μετακινήσαμε το σώμα.

Η μονάδα εργασίας είναι 1 J. Αυτό είναι το έργο που εκτελείται από μια δύναμη 1 newton για να μετακινηθεί ένα σώμα σε απόσταση 1 m. Εάν η κατεύθυνση της ασκούμενης δύναμης συμπίπτει με την κατεύθυνση κίνησης του σώματος, τότε δεδομένης δύναμηςκάνει θετική δουλειά. Ένα παράδειγμα είναι όταν σπρώχνουμε ένα σώμα και αυτό κινείται. Και στην περίπτωση που ασκείται δύναμη προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση του σώματος, για παράδειγμα, δύναμη τριβής, τότε αυτή η δύναμη ασκεί αρνητική δουλειά. Εάν η ασκούμενη δύναμη δεν επηρεάζει την κίνηση του σώματος με οποιονδήποτε τρόπο, τότε η δύναμη που ασκείται από αυτό το έργο είναι ίση με μηδέν.

III. Εργασίες για ανεξάρτητη εργασία στο θέμα που μελετάται.

III. Εργασίες για ανεξάρτητη εργασία στο θέμα που μελετάται.

III. Εργασίες για ανεξάρτητη εργασία στο θέμα που μελετάται.

Το έργο όλων των δυνάμεων που δρουν σε ένα σωματίδιο οδηγεί στην αύξηση της κινητικής ενέργειας του σωματιδίου:

ΕΝΑ 12 = Τ 2 - Τ 1

Παρουσία βαρυτικού πεδίου (ή, σε γενική περίπτωση, οποιοδήποτε δυναμικό πεδίο) η δύναμη της βαρύτητας δρα στα μόρια του αερίου. Ως αποτέλεσμα, η συγκέντρωση των μορίων αερίου αποδεικνύεται ότι εξαρτάται από το ύψος σύμφωνα με τη νομοθεσία Διανομή Boltzmann:

n = n 0 exp(- mgh / kT)

Οπου n- συγκέντρωση μορίων σε ύψος η, n 0 - συγκέντρωση μορίων ανά επίπεδο εισόδου η= 0, Μ- μάζα σωματιδίων, σολ- επιτάχυνση ελεύθερη πτώση, κ- Σταθερά Boltzmann, Τ- θερμοκρασία.

Στη φυσική συντηρητικές δυνάμεις (πιθανές δυνάμεις) - δυνάμεις των οποίων το έργο δεν εξαρτάται από το σχήμα της τροχιάς (εξαρτάται μόνο από τα σημεία έναρξης και λήξης εφαρμογής των δυνάμεων). Αυτό οδηγεί στον ακόλουθο ορισμό: συντηρητικές δυνάμεις- τέτοιες δυνάμεις, το έργο των οποίων κατά μήκος οποιασδήποτε κλειστής τροχιάς είναι ίσο με 0.

Δυναμική ενέργεια- το έργο που πρέπει να γίνει για να μετακινηθεί ένα σώμα από ένα συγκεκριμένο σημείο αναφοράς σε αυτό το σημείοστον τομέα των συντηρητικών δυνάμεων.

Η δυναμική ενέργεια μετράται από ένα ορισμένο σημείο του χώρου, η επιλογή του οποίου καθορίζεται από την ευκολία περαιτέρω υπολογισμών. Η διαδικασία επιλογής ενός δεδομένου σημείου ονομάζεται ομαλοποίηση της δυνητικής ενέργειας. Είναι επίσης σαφές ότι σωστός ορισμόςΗ δυναμική ενέργεια μπορεί να δοθεί μόνο σε ένα πεδίο δυνάμεων, το έργο του οποίου εξαρτάται μόνο από τις αρχικές και τελικές θέσεις των σωμάτων, αλλά όχι από την πορεία της κίνησής τους. Τέτοιες δυνάμεις ονομάζονται συντηρητικές.

Για παράδειγμα, η δυναμική ενέργεια ενός σώματος κοντά στην επιφάνεια της Γης υπολογίζεται από τον τύπο, όπου Μ- μάζα σώματος, g - το μέγεθος της επιτάχυνσης της ελεύθερης πτώσης, η- ύψος, η επιφάνεια της Γης λαμβάνεται ως μηδέν.

βαθμός ελευθερίας - ο ελάχιστος αριθμός μεταβλητών που περιγράφουν την κίνηση ενός μορίου στο χώρο.

Θεώρημα:

Εάν ένα σύστημα μορίων βρίσκεται σε ισορροπία στη θερμοκρασία Τ, τότε η Wk κίνηση των μορίων θα κατανεμηθεί ομοιόμορφα στους βαθμούς ελευθερίας, με κάθε βαθμό. Η ελευθερία έχει ενέργεια 1\2kT.

Θερμική κίνηση- τη διαδικασία της χαοτικής (ακατάστατης) κίνησης των σωματιδίων που σχηματίζουν ύλη. Συχνότερα θεωρείται θερμική κίνησηάτομα και μόρια.

Νόμος Διατήρησης μηχανική ενέργεια - η μηχανική ενέργεια είναι συντηρητική μηχανικό σύστημαεπιμένει στο χρόνο. Με απλά λόγια, απουσία δυνάμεων διάχυσης (για παράδειγμα, δυνάμεις τριβής), η μηχανική ενέργεια δεν προκύπτει από το τίποτα και δεν μπορεί να εξαφανιστεί πουθενά.

Δυνάμεις τριβής ολίσθησης- δυνάμεις που προκύπτουν μεταξύ των σωμάτων που έρχονται σε επαφή κατά τη σχετική κίνησή τους. Εάν δεν υπάρχει υγρό ή αέριο στρώμα (λιπαντικό) μεταξύ των σωμάτων, τότε αυτή η τριβή ονομάζεται ξηρός. Διαφορετικά, η τριβή ονομάζεται "ρευστό". Χαρακτηριστικό γνώρισμα διακριτικό χαρακτηριστικόξηρή τριβή είναι η παρουσία στατικής τριβής.

Κατανομή Maxwell- κατανομή πιθανοτήτων που βρίσκεται στη φυσική και τη χημεία. Βρίσκεται στη βάση κινητική θεωρίαΗ θεωρία των αερίων, η οποία εξηγεί πολλές από τις θεμελιώδεις ιδιότητες των αερίων, συμπεριλαμβανομένης της πίεσης και της διάχυσης. Η διανομή του Maxwell ισχύει επίσης για ηλεκτρονικές διαδικασίεςμεταφορά και άλλα φαινόμενα. Η κατανομή του Maxwell ισχύει για πολλές ιδιότητες μεμονωμένων μορίων σε ένα αέριο. Συνήθως θεωρείται ως η κατανομή των ενεργειών των μορίων σε ένα αέριο, αλλά μπορεί επίσης να εφαρμοστεί στην κατανομή των ταχυτήτων, της ροπής και του συντελεστή μορίων. Μπορεί επίσης να εκφραστεί ως διακριτή κατανομήσε πολλαπλά διακριτά επίπεδα ενέργειας ή πώς συνεχής διανομήκατά μήκος κάποιας συνέχειας ενέργειας.

Νόμος διατήρησης ενέργειας- ο βασικός νόμος της φύσης, που είναι ότι η ενέργεια ενός απομονωμένου (κλειστού) συστήματος διατηρείται με την πάροδο του χρόνου. Με άλλα λόγια, η ενέργεια δεν μπορεί να προκύψει από το τίποτα και δεν μπορεί να εξαφανιστεί σε τίποτα· μπορεί μόνο να μετακινηθεί από τη μια μορφή στην άλλη. Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας βρίσκεται σε διάφορους κλάδους της φυσικής και εκδηλώνεται στη διατήρηση διάφοροι τύποιενέργεια. Για παράδειγμα, στην κλασική μηχανική ο νόμος εκδηλώνεται σε]] ο νόμος διατήρησης της ενέργειας ονομάζεται πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής και λέει

Πιθανότητα

Λειτουργία στατιστική κατανομή(συνάρτηση κατανομής στη στατιστική φυσική) - μία από τις θεμελιώδεις έννοιες στατιστική φυσική. Η γνώση της συνάρτησης κατανομής καθορίζει πλήρως τις πιθανολογικές ιδιότητες του υπό εξέταση συστήματος.

Η μηχανική κατάσταση οποιουδήποτε συστήματος καθορίζεται μοναδικά από τις συντεταγμένες τσικαι παρορμήσεις πιτα σωματίδια του ( i=1,2,…, d; ρε- αριθμός βαθμών ελευθερίας του συστήματος). Ένα σύνολο μεγεθών σχηματίζει το χώρο φάσης. Πιθανότητα εύρεσης συστήματος σε στοιχείο χώρου φάσης (με μια τελεία q, Πμέσα) δίνεται από τον τύπο:

Η συνάρτηση καλείται πλήρη λειτουργίαστατιστική κατανομή (ή απλώς συνάρτηση κατανομής). Στην πραγματικότητα, αντιπροσωπεύει την πυκνότητα αναπαράστασης σημείων στο χώρο φάσης.

Διακύμανση τυχαίας μεταβλητής- ένα μέτρο της εξάπλωσης μιας δεδομένης τυχαίας μεταβλητής, δηλαδή η απόκλιση από μαθηματική προσδοκία. Ορίστηκε ρε[Χ] στη ρωσική λογοτεχνία και (αγγλικά) διαφορά) στα ξένα. Στα στατιστικά, ο συμβολισμός ή χρησιμοποιείται συχνά. Τετραγωνική ρίζααπό τη διακύμανση ονομάζεται τυπική απόκλιση, τυπική απόκλιση ή τυπική διασπορά.

ας - τυχαία τιμή, που ορίζεται σε κάποιο χώρο πιθανοτήτων. Επειτα

που είναι το σύμβολο Μσημαίνει μαθηματική προσδοκία.

Στην κλασική μηχανική, αρμονικός ταλαντωτήςείναι ένα σύστημα που, όταν μετατοπίζεται από μια θέση ισορροπίας, υφίσταται μια δύναμη επαναφοράς φά, ανάλογη με τη μετατόπιση Χ(σύμφωνα με το νόμο του Χουκ):

Οπου κείναι μια θετική σταθερά που περιγράφει την ακαμψία του συστήματος.

Αν φάείναι η μόνη δύναμη που ενεργεί στο σύστημα, τότε το σύστημα καλείται απλόςή συντηρητικός αρμονικός ταλαντωτής. Οι ελεύθερες δονήσεις ενός τέτοιου συστήματος είναι περιοδική κίνησηκοντά στη θέση ισορροπίας ( αρμονικές δονήσεις). Η συχνότητα και το πλάτος είναι σταθερά και η συχνότητα δεν εξαρτάται από το πλάτος.

Εάν υπάρχει επίσης μια δύναμη τριβής (απόσβεση) ανάλογη με την ταχύτητα κίνησης (ιξώδης τριβή), τότε ένα τέτοιο σύστημα ονομάζεται ξεθώριασμαή διασκορπιστικός ταλαντωτής. Εάν η τριβή δεν είναι πολύ μεγάλη, τότε το σύστημα εκτελεί σχεδόν περιοδική κίνηση - ημιτονοειδείς ταλαντώσεις με σταθερή συχνότητα και εκθετικά μειούμενο πλάτος. Η συχνότητα των ελεύθερων ταλαντώσεων ενός αποσβεσμένου ταλαντωτή αποδεικνύεται ότι είναι κάπως χαμηλότερη από αυτή ενός παρόμοιου ταλαντωτή χωρίς τριβή.

Εάν ο ταλαντωτής αφεθεί στην τύχη του, λέγεται ότι κάνει δωρεάν δονήσεις. Αν υπάρχει εξωτερική δύναμη(εξαρτάται από το χρόνο), τότε λένε ότι ο ταλαντωτής βιώνει εξαναγκασμένες ταλαντώσεις.

Τυχαίο συμβάν- υποσύνολο αποτελεσμάτων τυχαίο πείραμα; Όταν ένα τυχαίο πείραμα επαναλαμβάνεται πολλές φορές, η συχνότητα εμφάνισης ενός γεγονότος χρησιμεύει ως εκτίμηση της πιθανότητας του.

Ένα τυχαίο γεγονός που δεν συμβαίνει ποτέ ως αποτέλεσμα ενός τυχαίου πειράματος ονομάζεται αδύνατο και συμβολίζεται με το σύμβολο. Ένα τυχαίο γεγονός που συμβαίνει πάντα ως αποτέλεσμα ενός τυχαίου πειράματος ονομάζεται αξιόπιστο και συμβολίζεται με το σύμβολο Ω.

Πιθανότητα(μέτρηση πιθανότητας) - μέτρο αξιοπιστίας τυχαίο συμβάν. Μια εκτίμηση της πιθανότητας ενός γεγονότος μπορεί να είναι η συχνότητα εμφάνισής του σε μια μεγάλη σειρά ανεξάρτητων επαναλήψεων ενός τυχαίου πειράματος. Σύμφωνα με τον ορισμό του P. Laplace, μέτρο πιθανότητας είναι ένα κλάσμα του οποίου ο αριθμητής είναι ο αριθμός όλων των ευνοϊκών περιπτώσεων και ο παρονομαστής είναι ο αριθμός όλων των πιθανών περιπτώσεων.