Công việc cơ khí. Quyền lực

Công việc cơ khí. Đơn vị công việc.

Trong cuộc sống hàng ngày, dưới khái niệm "công việc", chúng tôi hiểu tất cả mọi thứ.

Trong vật lý, khái niệm Công việc Hơi khác. Đây là một đại lượng vật lý nhất định, có nghĩa là nó có thể đo được. Trong vật lý, nghiên cứu chủ yếu là công việc cơ khí .

Xét các ví dụ về công cơ học.

Đoàn tàu chuyển động dưới tác dụng của lực kéo của đầu máy điện, đồng thời thực hiện công cơ học. Khi súng được bắn, áp suất của khí bột hoạt động - nó di chuyển viên đạn dọc theo nòng súng, trong khi tốc độ của viên đạn tăng lên.

Từ những ví dụ này, có thể thấy rằng công cơ học được thực hiện khi cơ thể chuyển động dưới tác dụng của một lực. Công cơ học cũng được thực hiện trong trường hợp lực tác dụng lên cơ thể (ví dụ lực ma sát) làm giảm tốc độ chuyển động của nó.

Muốn tủ di chuyển ta dùng lực ấn vào nó, còn nếu nó không di chuyển đồng thời thì ta không thực hiện công cơ học. Có thể hình dung trường hợp vật chuyển động mà không có sự tham gia của lực (theo quán tính), trong trường hợp này công cơ học cũng không được thực hiện.

Vì thế, công cơ học chỉ thực hiện khi có lực tác dụng lên vật làm vật chuyển động .

Dễ hiểu là lực tác dụng lên vật càng lớn và quãng đường mà vật đi dưới tác dụng của lực này càng dài thì công hoàn thành càng lớn.

Công cơ học tỉ lệ thuận với lực tác dụng và tỉ lệ thuận với quãng đường vật đi được. .

Do đó, chúng tôi thống nhất đo công cơ học bằng tích của lực và đường đi theo hướng này của lực này:

công việc = lực lượng × con đường

ở đâu NHƯNG- Công việc, F- sức mạnh và S- khoảng cách đi du lịch.

Một đơn vị công là công được thực hiện bởi một lực 1 N trên quãng đường 1 m.

Đơn vị công việc - joule (J ) được đặt theo tên của nhà khoa học người Anh Joule. Bằng cách này,

1 J = 1N·m.

Cũng được dùng kilôgam (kJ) .

1 kJ = 1000J.

Công thức A = Fsáp dụng khi lực lượng F không đổi và trùng với phương chuyển động của vật.

Nếu chiều của lực trùng với chiều chuyển động của vật thì lực này sinh công dương.

Nếu chuyển động của vật thể xảy ra theo hướng ngược lại với hướng của lực tác dụng, chẳng hạn như lực ma sát trượt, thì lực này sinh công âm.

Nếu phương của lực tác dụng lên vật vuông góc với phương chuyển động thì lực này không sinh công, công bằng không:

Trong tương lai, nói về công việc cơ học, chúng tôi sẽ gọi ngắn gọn trong một từ - công việc.

Thí dụ. Tính công thực hiện khi nâng một phiến đá granit có thể tích 0,5 m 3 lên độ cao 20 m Khối lượng riêng của đá granit là 2500 kg/m 3 .

Được:

ρ \u003d 2500 kg / m 3

Dung dịch:

trong đó F là lực phải tác dụng để nâng tấm lên đều. Lực này có mô đun bằng với lực của sợi Fstrand tác dụng lên tấm, tức là F = Fstrand. Và lực hấp dẫn có thể được xác định bởi khối lượng của tấm: Ftyazh = gm. Chúng tôi tính toán khối lượng của tấm, biết khối lượng và mật độ đá granit của nó: m = ρV; s = h, tức là đường đi bằng với độ cao của đường đi lên.

Vậy 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.

Câu trả lời: A = 245 kJ.

Đòn bẩy.Sức mạnh.Năng lượng

Các động cơ khác nhau cần thời gian khác nhau để thực hiện cùng một công việc. Ví dụ, một cần cẩu ở công trường nâng hàng trăm viên gạch lên tầng trên cùng của tòa nhà trong vài phút. Nếu một công nhân di chuyển những viên gạch này, anh ta sẽ mất vài giờ để làm việc này. Một vi dụ khac. Một con ngựa có thể cày một ha đất trong 10-12 giờ, trong khi một chiếc máy cày có nhiều lưỡi cày ( lưỡi cày- một phần của máy cày cắt lớp đất từ bên dưới và chuyển nó vào bãi chứa; nhiều lượt chia sẻ - rất nhiều lượt chia sẻ), công việc này sẽ được thực hiện trong 40-50 phút.

Rõ ràng là cần cẩu làm cùng một công việc nhanh hơn công nhân và máy kéo nhanh hơn ngựa. Tốc độ làm việc được đặc trưng bởi một giá trị đặc biệt gọi là sức mạnh.

Sức mạnh bằng tỷ lệ của công việc với thời gian mà nó đã được hoàn thành.

Để tính công suất, cần phải chia công việc cho thời gian hoàn thành công việc này. quyền lực = công việc / thời gian.

ở đâu N- sức mạnh, Một- Công việc, t- thời gian hoàn thành công việc.

Công suất là một giá trị không đổi, khi cùng một công việc được thực hiện trong mỗi giây, trong các trường hợp khác, tỷ lệ Tại xác định công suất trung bình:

N cf = Tại . Đơn vị của công suất được lấy là công suất mà công ở J thực hiện trong 1 s.

Đơn vị này được gọi là oát ( thứ ba) để vinh danh một nhà khoa học người Anh khác là Watt.

1 watt = 1 joule/ 1 giây, hoặc 1 W = 1 J/s.

Oát (joule trên giây) - W (1 J/s).

Các đơn vị năng lượng lớn hơn được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật - 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 mã lực

1 W = 1000 mW

Thí dụ. Tìm công của dòng nước chảy qua đập, biết chiều cao của thác nước là 25 m và lưu lượng của nó là 120 m3/phút.

Được:

ρ = 1000 kg/m3

Dung dịch:

Khối lượng nước rơi: m = ρV,

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

Lực hấp dẫn tác dụng lên nước:

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

Công việc được thực hiện mỗi phút:

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

Công suất dòng chảy: N = A/t,

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

Câu trả lời: N = 0,5 MW.

Các động cơ khác nhau có công suất từ một phần trăm đến một phần mười kilowatt (động cơ của dao cạo điện, máy may) đến hàng trăm nghìn kilowatt (tua bin nước và hơi nước).

Bảng 5

Công suất của một số động cơ, kW.

Mỗi động cơ có một tấm (hộ chiếu động cơ), trong đó có một số dữ liệu về động cơ, bao gồm cả sức mạnh của nó.

Công suất của con người trong điều kiện lao động bình thường trung bình là 70-80 watt. Thực hiện các cú nhảy, chạy lên cầu thang, một người có thể phát huy công suất lên tới 730 watt, và trong một số trường hợp còn hơn thế nữa.

Từ công thức N = A/t suy ra

Để tính toán công việc, bạn cần nhân công suất với thời gian hoàn thành công việc này.

Thí dụ. Động cơ quạt phòng có công suất 35 watt. Anh ấy làm được bao nhiêu công việc trong 10 phút?

Hãy viết ra điều kiện của vấn đề và giải quyết nó.

Được:

Dung dịch:

A = 35 W * 600 giây = 21.000 W * s = 21.000 J = 21 kJ.

Câu trả lời Một= 21 kJ.

cơ chế đơn giản.

Từ thời xa xưa, con người đã sử dụng nhiều thiết bị khác nhau để thực hiện công việc cơ khí.

Mọi người đều biết rằng một vật nặng (đá, tủ, máy) không thể di chuyển bằng tay có thể di chuyển bằng một cây gậy khá dài - một đòn bẩy.

Hiện tại, người ta tin rằng với sự trợ giúp của đòn bẩy ba nghìn năm trước, trong quá trình xây dựng các kim tự tháp ở Ai Cập cổ đại, những phiến đá nặng đã được di chuyển và nâng lên một độ cao lớn.

Trong nhiều trường hợp, thay vì nâng một vật nặng lên một độ cao nhất định, nó có thể được lăn hoặc kéo đến độ cao tương tự trên một mặt phẳng nghiêng hoặc nâng bằng các khối.

Thiết bị dùng để biến đổi điện năng gọi là cơ chế .

Các cơ chế đơn giản bao gồm: đòn bẩy và các loại của nó - khối, cổng; mặt phẳng nghiêng và các loại của nó - nêm, vít. Trong hầu hết các trường hợp, các cơ chế đơn giản được sử dụng để tăng sức mạnh, tức là tăng lực tác động lên cơ thể lên nhiều lần.

Các cơ chế đơn giản được tìm thấy cả trong hộ gia đình và trong tất cả các nhà máy và máy móc phức tạp dùng để cắt, xoắn và dập các tấm thép lớn hoặc kéo các sợi chỉ tốt nhất để từ đó tạo ra các loại vải. Các cơ chế tương tự có thể được tìm thấy trong các máy đếm, máy in và máy tự động phức tạp hiện đại.

Tay đòn. Sự cân bằng của các lực trên đòn bẩy.

Hãy xem xét cơ chế đơn giản và phổ biến nhất - đòn bẩy.

Đòn bẩy là một vật cứng có thể xoay quanh một giá đỡ cố định.

Các số liệu cho thấy cách một công nhân sử dụng xà beng để nâng tải như một đòn bẩy. Trong trường hợp đầu tiên, một công nhân với một lực lượng F nhấn phần cuối của xà beng b, trong lần thứ hai - tăng phần cuối b.

Người công nhân cần phải vượt qua sức nặng của tải P- lực hướng thẳng đứng xuống dưới. Đối với điều này, anh ta xoay xà beng quanh một trục đi qua duy nhất bất độngđiểm phá vỡ - điểm tựa của nó Ô. Sức mạnh F, mà công nhân tác dụng lên đòn bẩy, ít lực hơn P, vì vậy công nhân nhận được đạt được sức mạnh. Với sự trợ giúp của đòn bẩy, bạn có thể nâng một vật nặng đến mức bạn không thể tự mình nâng.

Hình vẽ cho thấy một đòn bẩy có trục quay là Ô(điểm tựa) nằm giữa các điểm áp dụng lực lượng NHƯNG và TẠI. Hình khác cho thấy một sơ đồ của đòn bẩy này. Cả hai lực lượng F 1 và F 2 tác dụng lên đòn bẩy được định hướng theo cùng một hướng.

Khoảng cách ngắn nhất giữa điểm tựa và đường thẳng mà lực tác dụng lên đòn bẩy dọc theo được gọi là cánh tay của lực.

Để tìm vai của lực, cần hạ phương vuông góc từ điểm tựa xuống đường tác dụng của lực.

Độ dài của đường vuông góc này sẽ là vai của lực này. Hình vẽ cho thấy viêm khớp- sức mạnh vai F 1; ov- sức mạnh vai F 2. Các lực tác động lên đòn bẩy có thể xoay nó quanh trục theo hai hướng: theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Vâng, sức mạnh F 1 xoay cần theo chiều kim đồng hồ, và lực F 2 xoay nó ngược chiều kim đồng hồ.

Điều kiện theo đó đòn bẩy ở trạng thái cân bằng dưới tác dụng của các lực tác dụng lên nó có thể được thiết lập bằng thực nghiệm. Đồng thời, cần phải nhớ rằng kết quả tác dụng của một lực không chỉ phụ thuộc vào trị số (mô đun) của lực đó, mà còn phụ thuộc vào điểm mà lực tác dụng lên cơ thể hoặc hướng của nó.

Các trọng lượng khác nhau được treo trên đòn bẩy (xem Hình.) ở cả hai bên của điểm tựa để mỗi lần đòn bẩy giữ thăng bằng. Các lực tác dụng lên đòn bẩy bằng với trọng lượng của các tải trọng này. Đối với mỗi trường hợp, các mô-đun lực và vai của chúng được đo. Từ kinh nghiệm thể hiện trong Hình 154, có thể thấy rằng lực lượng 2 h cân bằng sức mạnh 4 h. Trong trường hợp này, như có thể thấy từ hình vẽ, vai của lực nhỏ hơn lớn hơn 2 lần so với vai của lực lớn hơn.

Trên cơ sở những thí nghiệm đó, điều kiện (quy luật) cân bằng của đòn bẩy được xác lập.

Đòn bẩy ở trạng thái cân bằng khi các lực tác dụng lên nó tỉ lệ nghịch với vai của các lực này.

Quy tắc này có thể được viết dưới dạng công thức:

F 1/F 2 = tôi 2/ tôi 1 ,

ở đâu F 1và F 2 - lực tác dụng lên đòn bẩy, tôi 1và tôi 2 , - vai của các lực này (xem hình.).

Quy luật về sự cân bằng của đòn bẩy được Archimedes thiết lập vào khoảng năm 287-212. trước công nguyên đ. (Nhưng không phải đoạn cuối nói rằng đòn bẩy đã được sử dụng bởi người Ai Cập sao? Hay từ "thành lập" quan trọng ở đây?)

Từ quy tắc này, một lực nhỏ hơn có thể cân bằng với đòn bẩy của một lực lớn hơn. Đặt một nhánh của đòn bẩy lớn hơn 3 lần so với nhánh còn lại (xem Hình.). Sau đó, tác dụng một lực, chẳng hạn như 400 N tại điểm B, có thể nâng một hòn đá nặng 1200 N. Để nâng một vật nặng hơn nữa, cần phải tăng chiều dài của cánh tay đòn trên đó hành vi công nhân.

Thí dụ. Sử dụng đòn bẩy, một công nhân nâng một tấm nặng 240 kg (xem Hình 149). Lực nào anh ta tác dụng lên cánh tay đòn lớn hơn, là 2,4 m, nếu cánh tay đòn nhỏ hơn là 0,6 m?

Hãy viết ra điều kiện của vấn đề và giải quyết nó.

Được:

Dung dịch:

Theo quy tắc cân bằng đòn bẩy, F1/F2 = l2/l1, do đó F1 = F2 l2/l1, trong đó F2 = P là trọng lượng của hòn đá. Trọng lượng đá asd = gm, F = 9,8 N 240 kg ≈ 2400 N

Khi đó, F1 = 2400 N 0,6 / 2,4 = 600 N.

Câu trả lời: F1 = 600 N .

Trong ví dụ của chúng ta, người công nhân thắng một lực 2400 N bằng cách tác dụng lên đòn bẩy một lực 600 N. Nhưng đồng thời cánh tay mà người công nhân tác dụng dài gấp 4 lần cánh tay mà trọng lượng của hòn đá tác dụng lên ( tôi 1 : tôi 2 = 2,4m: 0,6m = 4).

Bằng cách áp dụng quy tắc đòn bẩy, một lực nhỏ hơn có thể cân bằng một lực lớn hơn. Trong trường hợp này, vai của lực nhỏ phải dài hơn vai của lực lớn.

Khoảnh khắc quyền lực.

Bạn đã biết quy tắc cân bằng đòn bẩy:

F 1 / F 2 = tôi 2 / tôi 1 ,

Sử dụng tính chất tỷ lệ (tích của các số hạng cực trị bằng tích của các số hạng ở giữa), chúng ta viết nó dưới dạng này:

F 1tôi 1 = F 2 tôi 2 .

Ở vế trái của phương trình là tích của lực F 1 trên vai cô ấy tôi 1, và bên phải - tích của lực F 2 trên vai cô ấy tôi 2 .

Tích của môđun của lực làm quay cơ thể và cánh tay của nó được gọi là thời điểm của lực lượng; nó được ký hiệu bằng chữ M. Vì vậy,

Một đòn bẩy ở trạng thái cân bằng dưới tác dụng của hai lực nếu momen của lực quay nó theo chiều kim đồng hồ bằng momen của lực quay nó ngược chiều kim đồng hồ.

Quy tắc này được gọi là quy tắc khoảnh khắc , có thể được viết dưới dạng công thức:

M1 = M2

Thật vậy, trong thí nghiệm mà chúng ta đã xem xét, (§ 56) các lực tác dụng bằng 2 N và 4 N, vai của chúng lần lượt là 4 và 2 áp lực của đòn bẩy, tức là momen của các lực này bằng nhau khi đòn bẩy đang ở trạng thái cân bằng.

Khoảnh khắc của lực, giống như bất kỳ đại lượng vật lý nào, có thể đo được. Mômen lực 1 N được lấy làm đơn vị mômen lực, vai chính xác là 1 m.

Đơn vị này được gọi là niutơn mét (N m).

Momen của lực đặc trưng cho tác dụng của lực và chứng tỏ rằng nó phụ thuộc đồng thời vào mô đun của lực và vai trò của nó. Thật vậy, chẳng hạn, chúng ta đã biết rằng tác dụng của một lực lên cánh cửa phụ thuộc cả vào mô đun của lực và nơi tác dụng của lực. Cửa dễ xoay hơn, lực tác dụng lên nó càng xa trục quay. Tốt hơn là tháo đai ốc bằng cờ lê dài hơn là vặn ngắn. Càng dễ dàng nâng một cái xô lên khỏi giếng, tay cầm của cổng càng dài, v.v.

Đòn bẩy trong công nghệ, cuộc sống hàng ngày và thiên nhiên.

Quy tắc đòn bẩy (hoặc quy tắc khoảnh khắc) làm cơ sở cho hoạt động của nhiều loại công cụ và thiết bị được sử dụng trong công nghệ và cuộc sống hàng ngày, nơi cần tăng sức mạnh hoặc trên đường.

Chúng tôi có được sức mạnh khi làm việc với kéo. Cây kéo - đó là một đòn bẩy(gạo), trục quay của nó xảy ra thông qua vít nối cả hai nửa của kéo. lực lượng hành động F 1 là sức mạnh cơ bắp của tay người bóp kéo. lực lượng đối lập F 2 - lực cản của vật liệu bị cắt bằng kéo. Tùy thuộc vào mục đích của kéo, thiết bị của họ là khác nhau. Kéo văn phòng, được thiết kế để cắt giấy, có lưỡi dài và tay cầm có chiều dài gần như nhau. Nó không cần nhiều lực để cắt giấy, và sẽ thuận tiện hơn khi cắt theo đường thẳng với một lưỡi dao dài. Kéo để cắt kim loại tấm (Hình.) có tay cầm dài hơn nhiều so với lưỡi dao, vì lực cản của kim loại lớn và để cân bằng nó, vai của lực tác động phải được tăng lên đáng kể. Thậm chí còn có sự khác biệt lớn hơn giữa chiều dài của tay cầm và khoảng cách của phần cắt và trục quay trong máy cắt dây(Hình.), được thiết kế để cắt dây.

Đòn bẩy các loại có sẵn trên nhiều máy. Tay cầm của máy khâu, bàn đạp xe đạp hoặc phanh tay, bàn đạp ô tô và máy kéo, phím đàn piano là tất cả các ví dụ về đòn bẩy được sử dụng trong các máy móc và công cụ này.

Ví dụ về việc sử dụng đòn bẩy là tay cầm của bàn làm việc và bàn làm việc, cần gạt của máy khoan, v.v.

Hoạt động của cân bằng đòn bẩy cũng dựa trên nguyên tắc của đòn bẩy (Hình.). Quy mô đào tạo thể hiện trong hình 48 (tr. 42) đóng vai trò như đòn bẩy bằng tay . TẠI thang thập phân cánh tay treo cốc có quả nặng dài gấp 10 lần cánh tay treo vật nặng. Điều này giúp đơn giản hóa đáng kể việc cân tải trọng lớn. Khi cân tải trên thang thập phân, hãy nhân trọng lượng của các quả cân với 10.

Thiết bị cân toa xe hàng cũng dựa trên quy tắc đòn bẩy.

Đòn bẩy cũng được tìm thấy ở các bộ phận khác nhau trên cơ thể động vật và con người. Đây là, ví dụ, cánh tay, chân, hàm. Nhiều đòn bẩy có thể được tìm thấy trong cơ thể của côn trùng (đã đọc một cuốn sách về côn trùng và cấu trúc cơ thể của chúng), chim, trong cấu trúc của thực vật.

Áp dụng định luật cân bằng của đòn bẩy vào khối.

Khối là một bánh xe có rãnh, được gia cố trong giá đỡ. Một sợi dây, cáp hoặc xích được luồn dọc theo máng xối của khối.

khối cố định một khối như vậy được gọi là, trục của nó được cố định và khi nâng tải, nó không tăng và không giảm (Hình.

Một khối cố định có thể được coi là một đòn bẩy bằng nhau, trong đó các cánh tay của lực bằng bán kính của bánh xe (Hình.): OA = OB = r. Một khối như vậy không mang lại sức mạnh. ( F 1 = F 2), nhưng cho phép bạn thay đổi hướng của lực. khối di động là một khối. trục tăng và giảm cùng với tải trọng (Hình.). Hình minh họa đòn bẩy tương ứng: Ô- điểm tựa của đòn bẩy, viêm khớp- sức mạnh vai r và ov- sức mạnh vai F. Kể từ vai ov 2 lần vai viêm khớp, thì lực F năng lượng ít hơn 2 lần r:

F = P/2 .

Bằng cách này, khối di động giúp tăng sức mạnh gấp 2 lần .

Điều này cũng có thể được chứng minh bằng khái niệm momen lực. Khi vật ở trạng thái cân bằng, momen của các lực F và r là bình đẳng với nhau. Nhưng bờ vai của sức mạnh F 2 lần sức mạnh của vai r, có nghĩa là bản thân lực F năng lượng ít hơn 2 lần r.

Thông thường, trong thực tế, sự kết hợp của khối cố định với khối có thể di chuyển được sử dụng (Hình.). Khối cố định chỉ được sử dụng để thuận tiện. Nó không tăng sức mạnh, nhưng thay đổi hướng của lực. Ví dụ, nó cho phép bạn nâng một vật nặng khi đang đứng trên mặt đất. Nó có ích cho nhiều người hoặc công nhân. Tuy nhiên, nó mang lại mức tăng sức mạnh gấp 2 lần so với bình thường!

Bình đẳng trong công việc khi sử dụng các cơ chế đơn giản. "Quy tắc vàng" của cơ học.

Các cơ chế đơn giản mà chúng tôi đã xem xét được sử dụng để thực hiện công việc trong những trường hợp cần thiết để cân bằng một lực khác bằng tác động của một lực.

Đương nhiên, câu hỏi được đặt ra: mang lại lợi ích về sức mạnh hoặc con đường, các cơ chế đơn giản không mang lại lợi ích trong công việc sao? Câu trả lời cho câu hỏi này có thể thu được từ kinh nghiệm.

Đã cân bằng trên đòn bẩy hai lực có mô đun khác nhau F 1 và F 2 (hình), đặt cần chuyển động. Hóa ra trong cùng một thời điểm, điểm tác dụng của một lực nhỏ hơn F 2 đi một chặng đường dài S 2, và điểm tác dụng của lực lớn hơn F 1 - con đường nhỏ hơn S 1. Sau khi đo các đường đi và mô đun lực này, chúng ta thấy rằng các đường đi qua của các điểm tác dụng lực lên đòn bẩy tỷ lệ nghịch với các lực:

S 1 / S 2 = F 2 / F 1.

Do đó, tác động lên cánh tay dài của đòn bẩy, chúng ta giành được sức mạnh, nhưng đồng thời chúng ta cũng mất đi số tiền tương tự trên đường đi.

sản phẩm của lực lượng F trên đường S có việc. Thí nghiệm của chúng ta cho thấy công do các lực tác dụng lên đòn bẩy bằng nhau:

F 1 S 1 = F 2 S 2, tức là NHƯNG 1 = NHƯNG 2.

Vì thế, khi sử dụng đòn bẩy, thắng trong công việc sẽ không hoạt động.

Bằng cách sử dụng đòn bẩy, chúng ta có thể giành chiến thắng bằng sức mạnh hoặc khoảng cách. Tác dụng lực lên cánh ngắn của đòn bẩy, chúng ta đạt được khoảng cách, nhưng giảm sức mạnh với cùng một lượng.

Có truyền thuyết kể rằng Archimedes vui mừng khi phát hiện ra quy luật của đòn bẩy đã thốt lên: “Hãy cho tôi một điểm tựa, và tôi sẽ xoay chuyển Trái đất!”.

Tất nhiên, Archimedes không thể đối phó với một nhiệm vụ như vậy ngay cả khi anh ta đã được cung cấp một điểm tựa (sẽ phải ở bên ngoài Trái đất) và một đòn bẩy có độ dài cần thiết.

Để nâng trái đất lên chỉ 1 cm, cánh tay dài của đòn bẩy sẽ phải mô tả một vòng cung có chiều dài khổng lồ. Chẳng hạn, sẽ mất hàng triệu năm để di chuyển đầu dài của đòn bẩy dọc theo con đường này, với tốc độ 1 m/s!

Không mang lại lợi ích trong công việc và một khối cố định, dễ xác minh bằng kinh nghiệm (xem Hình.). Các đường đi qua các điểm đặt lực F và F, như nhau, lực như nhau, nghĩa là công như nhau.

Có thể đo lường và so sánh với nhau công việc được thực hiện với sự trợ giúp của khối di động. Để nâng tải lên độ cao h với sự trợ giúp của khối di động, cần phải di chuyển đầu sợi dây có gắn lực kế, như kinh nghiệm cho thấy (Hình.), lên độ cao 2h.

Bằng cách này, nhận được sức mạnh gấp 2 lần, họ mất 2 lần trên đường đi, do đó, khối di chuyển không mang lại lợi ích trong công việc.

Thực tiễn hàng thế kỷ đã chỉ ra rằng không có cơ chế nào mang lại lợi ích trong công việc. Các cơ chế khác nhau được sử dụng để giành được sức mạnh hoặc trên đường đi, tùy thuộc vào điều kiện làm việc.

Các nhà khoa học cổ đại đã biết quy tắc áp dụng cho tất cả các cơ chế: bao nhiêu lần chúng ta thắng về sức mạnh, bao nhiêu lần chúng ta thua về khoảng cách. Quy tắc này đã được gọi là "quy tắc vàng" của cơ học.

Hiệu quả của cơ chế.

Xem xét thiết bị và hoạt động của đòn bẩy, chúng tôi đã không tính đến ma sát, cũng như trọng lượng của đòn bẩy. trong những điều kiện lý tưởng này, công được thực hiện bởi lực tác dụng (chúng ta sẽ gọi đây là công hoàn thành), bằng hữu ích nâng tải hoặc vượt qua mọi lực cản.

Trong thực tế, tổng công việc được thực hiện bởi cơ chế luôn lớn hơn một chút so với công việc hữu ích.

Một phần của công việc được thực hiện chống lại lực ma sát trong cơ chế và bằng cách di chuyển các bộ phận riêng lẻ của nó. Vì vậy, bằng cách sử dụng một khối có thể di chuyển, bạn phải thực hiện thêm công việc nâng khối, dây và xác định lực ma sát trong trục của khối.

Dù chúng ta chọn cơ chế nào, công việc hữu ích được hoàn thành với sự trợ giúp của nó luôn chỉ là một phần trong toàn bộ công việc. Vì vậy, biểu thị công việc hữu ích bằng chữ Ap, công việc đầy đủ (đã chi tiêu) bằng chữ Az, chúng ta có thể viết:

Ấp< Аз или Ап / Аз < 1.

Tỷ lệ công việc hữu ích trên tổng công việc được gọi là hiệu quả của cơ chế.

Hiệu quả được viết tắt là hiệu quả.

Hiệu quả = Ap/Az.

Hiệu quả thường được thể hiện dưới dạng phần trăm và được biểu thị bằng chữ cái Hy Lạp η, nó được đọc là "cái này":

η \u003d Ap / Az 100%.

Thí dụ: Một vật có khối lượng 100 kg được treo vào tay ngắn của đòn bẩy. Để nâng nó lên, người ta tác dụng vào cánh tay dài một lực 250 N. Vật được nâng lên độ cao h1 = 0,08 m, đồng thời điểm tác dụng của lực kéo hạ xuống độ cao h2 = 0,4 m. Tìm hiệu suất của đòn bẩy.

Hãy viết ra điều kiện của vấn đề và giải quyết nó.

Được :

Dung dịch :

η \u003d Ap / Az 100%.

Toàn bộ (chi tiêu) công việc Az = Fh2.

Công có ích 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%.

Câu trả lời : η = 80%.

Nhưng "quy tắc vàng" cũng được đáp ứng trong trường hợp này. Một phần của công việc hữu ích - 20% trong số đó - được dành cho việc khắc phục ma sát trong trục của đòn bẩy và sức cản của không khí, cũng như chuyển động của chính đòn bẩy.

Hiệu quả của bất kỳ cơ chế nào luôn dưới 100%. Bằng cách thiết kế các cơ chế, mọi người có xu hướng tăng hiệu quả của chúng. Để làm điều này, ma sát trong các trục của cơ chế và trọng lượng của chúng được giảm bớt.

Năng lượng.

Trong các nhà máy và xí nghiệp, máy móc và máy móc được điều khiển bởi động cơ điện, tiêu thụ năng lượng điện (do đó có tên gọi).

Lò xo (lúa) bị nén, duỗi thẳng ra, có tác dụng nâng vật nặng lên cao hoặc làm xe đẩy chuyển động.

Tải trọng cố định được nâng lên khỏi mặt đất không hoạt động, nhưng nếu tải trọng này rơi xuống, nó có thể hoạt động (ví dụ, nó có thể đóng cọc xuống đất).

Mọi cơ thể chuyển động đều có khả năng thực hiện công việc. Vậy, một viên bi thép A (cơm) lăn từ mặt phẳng nghiêng xuống, đập vào khối gỗ B, làm nó di chuyển một đoạn nhất định. Khi làm như vậy, công việc đang được thực hiện.

Nếu một cơ thể hoặc một số cơ thể tương tác (một hệ thống cơ thể) có thể hoạt động, người ta nói rằng chúng có năng lượng.

Năng lượng - một đại lượng vật lý cho thấy công việc mà một cơ thể (hoặc một số cơ thể) có thể thực hiện. Năng lượng được biểu thị trong hệ SI theo cùng đơn vị với công việc, tức là trong joules.

Cơ thể càng làm được nhiều việc thì càng có nhiều năng lượng.

Khi công việc được thực hiện, năng lượng của cơ thể thay đổi. Công thực hiện bằng với độ biến thiên năng lượng.

Thế năng và động năng.

Tiềm năng (từ lat. hiệu lực - khả năng) năng lượng được gọi là năng lượng, được xác định bởi vị trí tương tác của các cơ thể và các bộ phận của cùng một cơ thể.

Ví dụ, năng lượng tiềm năng có một cơ thể được nâng lên so với bề mặt Trái đất, bởi vì năng lượng phụ thuộc vào vị trí tương đối của nó và Trái đất. và sự hấp dẫn lẫn nhau của chúng. Nếu chúng ta coi thế năng của một vật nằm trên Trái đất bằng không, thì thế năng của một vật được nâng lên một độ cao nhất định sẽ được xác định bởi công do trọng lực thực hiện khi vật rơi xuống Trái đất. Biểu thị thế năng của cơ thể e n vì Đ = MỘT, và công, như chúng ta biết, bằng tích của lực và đường đi, thì

Một = Fh,

ở đâu F- Trọng lực.

Do đó, thế năng En bằng:

E = Fh, hoặc E = gmh,

ở đâu g- Gia tốc trọng lực, tôi- khối lượng cơ thể, h- chiều cao mà cơ thể được nâng lên.

Nước trong các con sông được giữ bởi các con đập có một thế năng rất lớn. Rơi xuống, nước vẫn hoạt động, khởi động các tuabin mạnh mẽ của các nhà máy điện.

Thế năng của búa cùi dừa (Hình.) được sử dụng trong xây dựng để thực hiện công việc đóng cọc.

Bằng cách mở một cánh cửa bằng lò xo, lò xo sẽ thực hiện công việc kéo căng (hoặc nén) lò xo. Do năng lượng thu được, lò xo, co lại (hoặc duỗi thẳng), thực hiện công việc, đóng cửa lại.

Năng lượng của lò xo nén và không xoắn được sử dụng, ví dụ, trong đồng hồ đeo tay, đồ chơi đồng hồ khác nhau, v.v.

Bất kỳ vật thể biến dạng đàn hồi nào cũng có thế năng. Thế năng của khí nén được sử dụng trong hoạt động của động cơ nhiệt, trong búa khoan, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp khai thác mỏ, trong xây dựng đường xá, đào đất cứng, v.v.

Năng lượng mà một cơ thể sở hữu do chuyển động của nó được gọi là động năng (từ tiếng Hy Lạp. Rạp chiếu phim - chuyển động) năng lượng.

Động năng của vật được kí hiệu bằng chữ eđến.

Nước di chuyển, chạy tua-bin của các nhà máy thủy điện, tiêu hao động năng của nó và hoạt động. Không khí chuyển động cũng có động năng - gió.

Động năng phụ thuộc vào cái gì? Hãy để chúng tôi chuyển sang kinh nghiệm (xem hình.). Nếu bạn lăn quả bóng A từ các độ cao khác nhau, bạn sẽ nhận thấy rằng quả bóng lăn từ càng cao thì tốc độ của nó càng lớn và nó càng tiến xa hơn về phía thanh, tức là nó thực hiện được nhiều công việc hơn. Điều này có nghĩa là động năng của một cơ thể phụ thuộc vào tốc độ của nó.

Do tốc độ, một viên đạn đang bay có động năng lớn.

Động năng của một cơ thể cũng phụ thuộc vào khối lượng của nó. Hãy thực hiện lại thí nghiệm của chúng ta, nhưng chúng ta sẽ lăn một quả bóng khác - khối lượng lớn hơn - từ một mặt phẳng nghiêng. Khối B sẽ tiến xa hơn, tức là sẽ có nhiều việc hơn được hoàn thành. Điều này có nghĩa là động năng của quả bóng thứ hai lớn hơn quả bóng thứ nhất.

Khối lượng của cơ thể và tốc độ mà nó chuyển động càng lớn thì động năng của nó càng lớn.

Để xác định động năng của vật người ta áp dụng công thức:

Ek \u003d mv ^ 2/2,

ở đâu tôi- khối lượng cơ thể, v là tốc độ của cơ thể.

Động năng của cơ thể được sử dụng trong công nghệ. Nước do đập giữ lại, như đã đề cập, có một thế năng lớn. Khi rơi từ đập xuống, nước chuyển động và có động năng lớn như nhau. Nó điều khiển một tuabin được kết nối với một máy phát điện. Do động năng của nước, năng lượng điện được tạo ra.

Năng lượng của nước di chuyển có tầm quan trọng lớn trong nền kinh tế quốc dân. Năng lượng này được sử dụng bởi các nhà máy thủy điện mạnh mẽ.

Năng lượng của nước rơi là một nguồn năng lượng thân thiện với môi trường, không giống như năng lượng nhiên liệu.

Tất cả các vật thể trong tự nhiên, liên quan đến giá trị 0 có điều kiện, đều có thế năng hoặc động năng, và đôi khi cả hai. Ví dụ, một chiếc máy bay đang bay có cả động năng và thế năng so với Trái đất.

Chúng tôi đã làm quen với hai loại năng lượng cơ học. Các loại năng lượng khác (điện, nội năng, v.v.) sẽ được xem xét trong các phần khác của khóa học vật lý.

Sự biến đổi một dạng cơ năng thành dạng cơ năng khác.

Hiện tượng biến đổi một loại năng lượng cơ học này thành một loại năng lượng cơ học khác rất thuận tiện để quan sát trên thiết bị thể hiện trong hình. Quấn sợi chỉ quanh trục, nâng đĩa của thiết bị lên. Đĩa nâng lên có một số năng lượng tiềm năng. Nếu bạn để nó trôi đi, nó sẽ quay tròn và rơi xuống. Khi nó rơi xuống, thế năng của đĩa giảm nhưng đồng thời động năng của nó lại tăng. Vào cuối quá trình rơi, đĩa có động năng dự trữ đến mức nó có thể tăng trở lại gần bằng độ cao trước đó. (Một phần năng lượng tiêu hao khi hoạt động chống lại ma sát nên đĩa không đạt được độ cao ban đầu.) Sau khi nâng lên, đĩa lại rơi xuống rồi lại nâng lên. Trong thí nghiệm này, khi đĩa di chuyển xuống dưới thì thế năng của nó chuyển hóa thành động năng, còn khi di chuyển lên trên thì động năng chuyển hóa thành thế năng.

Sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác cũng xảy ra khi hai vật thể đàn hồi đập vào nhau, chẳng hạn như quả bóng cao su trên sàn hoặc quả bóng thép trên tấm thép.

Nếu bạn nâng một quả bóng thép (cơm) trên một tấm thép và thả nó ra khỏi tay, nó sẽ rơi xuống. Khi quả bóng rơi xuống, thế năng của nó giảm đi và động năng của nó tăng lên khi vận tốc của quả bóng tăng lên. Khi quả bóng chạm vào đĩa, cả quả bóng và đĩa sẽ bị nén lại. Động năng mà quả bóng sở hữu sẽ biến thành thế năng của tấm nén và quả bóng bị nén. Sau đó, do tác dụng của lực đàn hồi, tấm và quả bóng sẽ có hình dạng ban đầu. Quả bóng sẽ bật ra khỏi đĩa, và thế năng của chúng sẽ lại biến thành động năng của quả bóng: quả bóng sẽ bật lên với tốc độ gần bằng tốc độ mà nó có tại thời điểm va chạm vào đĩa. Khi quả bóng bay lên, tốc độ của quả bóng, và do đó động năng của nó, giảm và thế năng tăng. nảy ra khỏi đĩa, quả bóng bay lên gần bằng độ cao mà từ đó nó bắt đầu rơi xuống. Ở đỉnh của sự đi lên, tất cả động năng của nó sẽ lại chuyển thành thế năng.

Các hiện tượng tự nhiên thường đi kèm với sự biến đổi một dạng năng lượng này thành dạng năng lượng khác.

Năng lượng cũng có thể được truyền từ cơ thể này sang cơ thể khác. Vì vậy, ví dụ, khi bắn từ một cây cung, thế năng của dây cung căng ra được chuyển thành động năng của một mũi tên đang bay.

Để có thể mô tả đặc trưng năng lượng của chuyển động, khái niệm công cơ học đã được đưa ra. Và bài báo dành cho cô ấy trong những biểu hiện khác nhau của cô ấy. Để hiểu được chủ đề vừa dễ vừa khá phức tạp. Tác giả đã chân thành cố gắng làm cho nó dễ hiểu và dễ hiểu hơn, và người ta chỉ có thể hy vọng rằng mục tiêu đã đạt được.

Công cơ học là gì?

Đó là những gì được gọi là? Nếu một số lực tác dụng lên cơ thể và do tác dụng của lực này mà cơ thể chuyển động, thì đây được gọi là công cơ học. Khi được tiếp cận từ quan điểm của triết học khoa học, một số khía cạnh bổ sung có thể được phân biệt ở đây, nhưng bài viết sẽ đề cập đến chủ đề này từ quan điểm của vật lý. Công việc cơ khí không khó nếu bạn suy nghĩ cẩn thận về những từ được viết ở đây. Nhưng từ "cơ khí" thường không được viết, và mọi thứ được rút gọn thành từ "công việc". Nhưng không phải công việc nào cũng máy móc. Ở đây một người đàn ông ngồi và suy nghĩ. Nó có hoạt động không? Về mặt tinh thần thì có! Nhưng đó có phải là công việc cơ học? Không. Nếu người đó đang đi bộ thì sao? Nếu cơ thể di chuyển dưới tác dụng của một lực, thì đây là công việc cơ học. Mọi thứ đều đơn giản. Nói cách khác, lực tác động lên cơ thể thực hiện công việc (cơ học). Và một điều nữa: đó là công việc có thể đặc trưng cho kết quả của hành động của một lực nhất định. Vì vậy, nếu một người đi bộ, thì một số lực nhất định (ma sát, trọng lực, v.v.) thực hiện công cơ học đối với một người và do tác động của chúng, một người thay đổi vị trí của mình, nói cách khác, anh ta di chuyển.

Công với tư cách là một đại lượng vật lý bằng với lực tác dụng lên cơ thể, nhân với đường mà cơ thể tạo ra dưới tác động của lực này và theo hướng được chỉ định bởi nó. Có thể nói rằng công cơ học được thực hiện nếu thỏa mãn đồng thời 2 điều kiện: có lực tác dụng lên vật và vật chuyển động theo hướng tác dụng của nó. Nhưng nó không được thực hiện hoặc không được thực hiện nếu lực tác dụng và cơ thể không thay đổi vị trí của nó trong hệ tọa độ. Dưới đây là những ví dụ nhỏ mà công việc cơ học không được thực hiện:

Vì vậy, một người có thể ngã vào một tảng đá khổng lồ để di chuyển nó, nhưng không có đủ sức mạnh. Lực tác dụng lên hòn đá nhưng nó không chuyển động và không sinh công.
Cơ thể di chuyển trong hệ tọa độ và lực bằng 0 hoặc tất cả chúng đều bù trừ. Điều này có thể được quan sát thấy trong chuyển động quán tính.
Khi phương chuyển động của vật vuông góc với phương của lực. Khi đoàn tàu chuyển động dọc theo một đường nằm ngang, trọng lực không thực hiện công việc của nó.

Tùy thuộc vào những điều kiện nhất định, công cơ học có thể tiêu cực và tích cực. Vì vậy, nếu hướng và lực và chuyển động của cơ thể là như nhau, thì công tích cực sẽ xảy ra. Một ví dụ về công tích cực là tác dụng của trọng lực lên một giọt nước đang rơi. Nhưng nếu lực và hướng chuyển động ngược lại, thì công cơ học tiêu cực xảy ra. Một ví dụ về một lựa chọn như vậy là một quả bóng bay lên và lực hấp dẫn, tác dụng tiêu cực. Khi một cơ thể chịu tác dụng của một số lực, công việc như vậy được gọi là "công lực kết quả".

Các tính năng của ứng dụng thực tế (động năng)

Chúng tôi chuyển từ phần lý thuyết sang phần thực hành. Một cách riêng biệt, chúng ta nên nói về công cơ học và ứng dụng của nó trong vật lý. Như nhiều người có thể đã nhớ, tất cả năng lượng của cơ thể được chia thành động năng và thế năng. Khi một vật ở trạng thái cân bằng và không chuyển động đi đâu thì thế năng của nó bằng thế năng toàn phần và động năng của nó bằng không. Khi bắt đầu chuyển động, thế năng bắt đầu giảm, động năng tăng nhưng tổng chúng bằng tổng năng lượng của vật. Đối với một điểm vật chất, động năng được định nghĩa là công của lực đã gia tốc điểm đó từ 0 đến giá trị H và ở dạng công thức, động năng của vật thể là ½ * M * H, trong đó M là khối lượng. Để tìm ra động năng của một vật bao gồm nhiều hạt, bạn cần tìm tổng của tất cả động năng của các hạt, và đây sẽ là động năng của cơ thể.

Các tính năng của ứng dụng thực tế (năng lượng tiềm năng)

Trong trường hợp khi tất cả các lực tác dụng lên cơ thể đều bảo toàn và thế năng bằng tổng thì không có công nào được thực hiện. Định đề này được gọi là định luật bảo toàn năng lượng cơ học. Cơ năng trong một hệ kín không đổi trong khoảng thời gian. Định luật bảo toàn được sử dụng rộng rãi để giải các bài toán từ cơ học cổ điển.

Các tính năng của ứng dụng thực tế (nhiệt động lực học)

Trong nhiệt động lực học, công thực hiện bởi một chất khí trong quá trình giãn nở được tính bằng tích phân của áp suất nhân với thể tích. Cách tiếp cận này không chỉ được áp dụng trong trường hợp có hàm chính xác về thể tích mà còn cho tất cả các quá trình có thể được hiển thị trong mặt phẳng áp suất/thể tích. Kiến thức về công cơ học không chỉ được áp dụng cho chất khí mà còn cho mọi thứ có thể gây áp suất.

Đặc điểm ứng dụng thực tế trong thực tế (cơ học lý thuyết)

Trong cơ học lý thuyết, tất cả các thuộc tính và công thức được mô tả ở trên được xem xét chi tiết hơn, đặc biệt, đây là các phép chiếu. Cô ấy cũng đưa ra định nghĩa của riêng mình cho các công thức khác nhau của công cơ học (một ví dụ về định nghĩa cho tích phân Rimmer): giới hạn mà tổng tất cả các lực của công cơ bản có xu hướng khi độ mịn của phân vùng có xu hướng bằng không được gọi là công của lực dọc theo đường cong. Chắc là khó? Nhưng không có gì, với cơ học lý thuyết tất cả mọi thứ. Vâng, và tất cả các công việc cơ học, vật lý và những khó khăn khác đã kết thúc. Hơn nữa sẽ chỉ có các ví dụ và kết luận.

Đơn vị gia công cơ khí

SI sử dụng joules để đo công, trong khi GHS sử dụng ergs:

1 J = 1 kg m²/s² = 1 Nm
1 erg = 1 g cm²/s² = 1 dyn cm
1 erg = 10 −7 J

Ví dụ về công việc cơ khí

Để cuối cùng hiểu được khái niệm như công cơ học, bạn nên nghiên cứu một vài ví dụ riêng biệt sẽ cho phép bạn xem xét nó từ nhiều phía, nhưng không phải tất cả,:

Khi một người dùng tay nâng một hòn đá, thì công cơ học xảy ra với sự trợ giúp của sức mạnh cơ bắp của hai tay;
Khi một đoàn tàu chạy dọc theo đường ray, nó được kéo bởi lực kéo của máy kéo (đầu máy điện, đầu máy diesel, v.v.);
Nếu bạn lấy một khẩu súng và bắn từ nó, thì nhờ áp lực do khí bột tạo ra, công việc sẽ hoàn thành: viên đạn di chuyển dọc theo nòng súng đồng thời với tốc độ của viên đạn tăng lên ;
Ngoài ra còn có công cơ học khi lực ma sát tác dụng lên cơ thể, buộc nó phải giảm tốc độ chuyển động của nó;
Ví dụ trên với những quả bóng, khi chúng bay lên theo hướng ngược lại so với hướng của trọng lực, cũng là một ví dụ về công cơ học, nhưng ngoài trọng lực, lực Archimedes còn tác dụng khi mọi thứ nhẹ hơn không khí bay lên.

Quyền lực là gì?

Cuối cùng, tôi muốn đề cập đến chủ đề quyền lực. Công do lực thực hiện trong một đơn vị thời gian gọi là công. Trên thực tế, công suất là một đại lượng vật lý phản ánh tỷ lệ công việc trong một khoảng thời gian nhất định mà công việc này được thực hiện: M = P / B, trong đó M là công suất, P là công việc, B là thời gian. Đơn vị SI của công suất là 1 watt. Một watt bằng công suất thực hiện công việc của một joule trong một giây: 1 W = 1J \ 1s.

Thông tin lý thuyết cơ bản

công việc cơ khí

Đặc trưng năng lượng của chuyển động được giới thiệu trên cơ sở khái niệm công cơ học hoặc công cưỡng bức. Công do một lực không đổi thực hiện F, là một đại lượng vật lý bằng tích của các mô-đun lực và chuyển vị, nhân với cosin của góc giữa các vectơ lực F và chuyển vị S:

Công việc là một đại lượng vô hướng. Nó có thể dương (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). Tại α = 90° thì công do lực thực hiện bằng không. Trong hệ SI, công được đo bằng joules (J). Một joule bằng với công thực hiện bởi một lực 1 newton để di chuyển 1 mét theo hướng của lực.

Nếu lực thay đổi theo thời gian thì để tìm công các em xây dựng đồ thị về sự phụ thuộc của lực vào độ dời và tìm diện tích của hình bên dưới đồ thị - đây là công việc:

Một ví dụ về lực có mô đun phụ thuộc vào tọa độ (độ dịch chuyển) là lực đàn hồi của lò xo, lực này tuân theo định luật Hooke ( F thêm = kx).

Quyền lực

Công do lực thực hiện trong một đơn vị thời gian gọi là sức mạnh. Quyền lực P(đôi khi được gọi là N) là một đại lượng vật lý bằng tỷ lệ công Mộtđến khoảng thời gian t trong thời gian đó công việc này đã được hoàn thành:

Công thức này tính toán công suất trung bình, I E. sức mạnh nói chung đặc trưng cho quá trình. Vì vậy, công việc cũng có thể được thể hiện dưới dạng sức mạnh: Một = Pt(tất nhiên trừ khi đã biết công suất và thời gian thực hiện công). Đơn vị công suất được gọi là oát (W) hoặc 1 joule trên giây. Nếu chuyển động đều thì:

Với công thức này, chúng ta có thể tính toán sức mạnh ngay lập tức(công suất tại một thời điểm nhất định), nếu thay vì tốc độ, chúng ta thay giá trị của tốc độ tức thời vào công thức. Làm thế nào để biết sức mạnh nào để tính? Nếu nhiệm vụ yêu cầu năng lượng tại một thời điểm hoặc tại một thời điểm nào đó trong không gian, thì nó được coi là tức thời. Nếu bạn hỏi về công suất trong một khoảng thời gian nhất định hoặc một đoạn đường, thì hãy tìm công suất trung bình.

Hiệu quả - yếu tố hiệu quả, bằng với tỷ lệ giữa công hữu ích đã bỏ ra, hoặc công suất hữu ích đã bỏ ra:

Công việc nào là hữu ích và những gì được chi tiêu được xác định từ điều kiện của một nhiệm vụ cụ thể bằng suy luận logic. Ví dụ: nếu cần trục thực hiện công việc nâng tải lên một độ cao nhất định, thì công việc nâng tải sẽ hữu ích (vì cần trục được tạo ra cho nó) và công do động cơ điện của cần trục thực hiện sẽ bị tiêu tốn. .

Vì vậy, năng lượng hữu ích và sử dụng không có định nghĩa chặt chẽ và được tìm thấy bằng lý luận logic. Trong mỗi nhiệm vụ, bản thân chúng ta phải xác định mục đích của việc thực hiện công việc này là gì (công việc hữu ích hoặc công suất) và cơ chế hoặc cách thức thực hiện tất cả công việc là gì (công suất hoặc công việc tiêu hao).

Trong trường hợp chung, hiệu suất cho thấy cơ chế chuyển đổi một loại năng lượng này thành loại năng lượng khác hiệu quả như thế nào. Nếu công suất thay đổi theo thời gian thì công tìm được là diện tích của hình bên dưới đồ thị công suất theo thời gian:

Động năng

Một đại lượng vật lý bằng một nửa tích khối lượng của vật và bình phương tốc độ của nó được gọi là động năng của cơ thể (năng lượng của chuyển động):

Nghĩa là, nếu một ô tô có khối lượng 2000 kg chuyển động với vận tốc 10 m/s thì nó có động năng bằng e k \u003d 100 kJ và có khả năng thực hiện công 100 kJ. Năng lượng này có thể biến thành nhiệt (khi xe phanh, lốp bánh xe, mặt đường và đĩa phanh nóng lên) hoặc có thể dùng để làm biến dạng xe và thân xe mà xe va chạm (khi xảy ra tai nạn). Khi tính động năng, ô tô đang chuyển động ở đâu không quan trọng, vì năng lượng, giống như công, là một đại lượng vô hướng.

Một cơ thể có năng lượng nếu nó có thể làm việc. Ví dụ, một cơ thể chuyển động có động năng, tức là năng lượng của chuyển động, và có khả năng thực hiện công việc làm biến dạng các vật thể hoặc truyền gia tốc cho các vật thể xảy ra va chạm.

Ý nghĩa vật lý của động năng: để một cơ thể đứng yên với khối lượng tôi bắt đầu di chuyển với tốc độ v nó là cần thiết để thực hiện công việc bằng với giá trị thu được của động năng. Nếu khối lượng cơ thể tôi di chuyển với tốc độ v, thì để nó dừng lại thì cần phải thực hiện công bằng động năng ban đầu của nó. Trong quá trình phanh, động năng chủ yếu (trừ trường hợp va chạm, khi động năng được dùng để biến dạng) bị lực ma sát “lấy đi”.

Định lý động năng: công của lực tổng hợp bằng độ biến thiên động năng của vật:

Định lý động năng cũng có giá trị trong trường hợp chung khi cơ thể chuyển động dưới tác dụng của một lực thay đổi, hướng của nó không trùng với hướng chuyển động. Thật thuận tiện khi áp dụng định lý này trong các bài toán tăng tốc và giảm tốc của vật thể.

Năng lượng tiềm năng

Cùng với động năng hay năng lượng của chuyển động trong vật lý, khái niệm đóng một vai trò quan trọng. năng lượng tiềm năng hoặc năng lượng của sự tương tác của các cơ thể.

Thế năng được xác định bởi vị trí tương hỗ của các vật (ví dụ: vị trí của vật so với bề mặt Trái đất). Khái niệm năng lượng tiềm năng chỉ có thể được giới thiệu cho các lực có công việc không phụ thuộc vào quỹ đạo của cơ thể và chỉ được xác định bởi các vị trí ban đầu và cuối cùng (cái gọi là lực lượng bảo thủ). Công việc của các lực như vậy trên một quỹ đạo khép kín bằng không. Tính chất này được sở hữu bởi lực hấp dẫn và lực đàn hồi. Đối với các lực này, chúng ta có thể đưa ra khái niệm thế năng.

Thế năng của vật trong trường trọng lực của Trái đất tính theo công thức:

Ý nghĩa vật lý của thế năng của vật: thế năng bằng công do trọng lực thực hiện khi hạ vật xuống mức không ( h là khoảng cách từ trọng tâm của cơ thể đến mức không). Nếu một cơ thể có năng lượng tiềm năng, thì nó có khả năng thực hiện công việc khi cơ thể này rơi từ độ cao h xuống không. Công của trọng lực bằng với độ biến thiên thế năng của vật, lấy dấu ngược lại:

Thông thường, trong các nhiệm vụ lấy năng lượng, bạn phải tìm công việc để nâng (lật người, ra khỏi hố) cơ thể. Trong tất cả các trường hợp này, cần phải xem xét chuyển động không phải của chính cơ thể mà chỉ của trọng tâm của nó.

Thế năng Ep phụ thuộc vào việc chọn mức không, tức là vào việc chọn gốc tọa độ của trục OY. Trong mỗi vấn đề, mức 0 được chọn vì lý do thuận tiện. Bản thân thế năng không có ý nghĩa vật lý, mà là sự thay đổi của nó khi cơ thể di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác. Sự thay đổi này không phụ thuộc vào việc chọn mức không.

Thế năng của lò xo bị dãn tính theo công thức:

ở đâu: k- độ cứng của lò xo. Một lò xo bị kéo căng (hoặc bị nén) có khả năng làm cho vật thể gắn với nó chuyển động, tức là truyền động năng cho vật thể này. Do đó, một mùa xuân như vậy có dự trữ năng lượng. Căng hoặc Nén X phải được tính từ trạng thái không biến dạng của cơ thể.

Thế năng của một vật bị biến dạng đàn hồi bằng công của lực đàn hồi trong quá trình chuyển từ trạng thái đã cho sang trạng thái không có biến dạng. Nếu ở trạng thái ban đầu lò xo đã bị biến dạng và độ dãn dài của nó bằng x 1 , sau đó khi chuyển sang trạng thái mới với độ giãn dài x 2, lực đàn hồi sẽ sinh công bằng độ biến thiên thế năng, lấy ngược dấu (vì lực đàn hồi luôn hướng vào sự biến dạng của vật):

Năng lượng tiềm năng trong quá trình biến dạng đàn hồi là năng lượng tương tác của các bộ phận riêng lẻ của cơ thể với nhau bằng lực đàn hồi.

Công của lực ma sát phụ thuộc vào quãng đường đi được (loại lực có công phụ thuộc vào quĩ đạo và quãng đường đi được gọi là: lực lượng tiêu tan). Không thể đưa ra khái niệm thế năng của lực ma sát.

Hiệu quả

Hệ số hiệu quả (COP)- một đặc tính về hiệu quả của một hệ thống (thiết bị, máy móc) liên quan đến việc chuyển đổi hoặc truyền năng lượng. Nó được xác định bằng tỷ lệ năng lượng hữu ích được sử dụng trên tổng lượng năng lượng mà hệ thống nhận được (công thức đã được đưa ra ở trên).

Hiệu quả có thể được tính toán cả về công việc và sức mạnh. Công việc hữu ích và sử dụng (sức mạnh) luôn được xác định bằng suy luận logic đơn giản.

Trong động cơ điện, hiệu suất là tỷ lệ giữa công cơ học (có ích) được thực hiện với năng lượng điện nhận được từ nguồn. Trong động cơ nhiệt, tỷ lệ giữa công cơ học hữu ích với lượng nhiệt tiêu hao. Trong máy biến áp điện, tỷ lệ giữa năng lượng điện từ nhận được ở cuộn thứ cấp so với năng lượng tiêu thụ ở cuộn sơ cấp.

Do tính tổng quát của nó, khái niệm hiệu quả cho phép so sánh và đánh giá từ một quan điểm thống nhất như các hệ thống khác nhau như lò phản ứng hạt nhân, máy phát điện và động cơ, nhà máy nhiệt điện, thiết bị bán dẫn, vật thể sinh học, v.v.

Do tổn thất năng lượng không thể tránh khỏi do ma sát, sự nóng lên của các vật thể xung quanh, v.v. Hiệu quả luôn thấp hơn sự thống nhất. Theo đó, hiệu suất được biểu thị dưới dạng một phần của năng lượng tiêu hao, nghĩa là dưới dạng một phần thích hợp hoặc dưới dạng phần trăm và là một đại lượng không thứ nguyên. Hiệu quả đặc trưng cho mức độ hiệu quả của một máy móc hoặc cơ chế hoạt động. Hiệu suất của các nhà máy nhiệt điện đạt 35-40%, động cơ đốt trong có tăng áp và làm mát sơ bộ - 40-50%, máy phát điện và máy phát điện công suất cao - 95%, máy biến áp - 98%.

Nhiệm vụ mà bạn cần tìm hiệu quả hoặc được biết đến, bạn cần bắt đầu với một lý luận logic - công việc nào là hữu ích và những gì được chi tiêu.

Định luật bảo toàn cơ năng

năng lượng cơ học đầy đủ tổng động năng (tức là năng lượng của chuyển động) và thế năng (tức là năng lượng tương tác của các vật thể bởi lực hấp dẫn và lực đàn hồi) được gọi là:

Nếu năng lượng cơ học không chuyển thành các dạng khác, chẳng hạn như thành năng lượng bên trong (nhiệt), thì tổng động năng và thế năng không thay đổi. Nếu năng lượng cơ học được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt, thì sự thay đổi cơ năng bằng công của lực ma sát hoặc tổn thất năng lượng, hoặc lượng nhiệt tỏa ra, v.v., nói cách khác, tổng năng lượng cơ học thay đổi là bằng công của ngoại lực:

Tổng động năng và thế năng của các vật tạo nên một hệ kín (tức là hệ không có ngoại lực tác dụng và công của chúng lần lượt bằng 0) và tương tác với nhau bằng lực hấp dẫn và lực đàn hồi, vẫn không thay đổi:

Tuyên bố này thể hiện định luật bảo toàn năng lượng (LSE) trong các quá trình cơ học. Đó là hệ quả của các định luật Newton. Định luật bảo toàn cơ năng chỉ được thực hiện khi các vật trong một hệ kín tương tác với nhau bằng lực đàn hồi và trọng lực. Trong mọi bài toán về định luật bảo toàn năng lượng sẽ luôn có ít nhất hai trạng thái của hệ vật thể. Định luật nói rằng tổng năng lượng của trạng thái thứ nhất sẽ bằng tổng năng lượng của trạng thái thứ hai.

Thuật toán giải các bài toán về định luật bảo toàn năng lượng:

Tìm vị trí ban đầu và vị trí cuối cùng của vật.
Viết ra những gì hoặc những năng lượng mà cơ thể có tại những điểm này.
Cân bằng năng lượng ban đầu và cuối cùng của cơ thể.
Thêm các phương trình cần thiết khác từ các chủ đề vật lý trước đó.
Giải phương trình hoặc hệ phương trình thu được bằng các phương pháp toán học.

Điều quan trọng cần lưu ý là định luật bảo toàn năng lượng cơ học cho phép có được mối liên hệ giữa tọa độ và vận tốc của cơ thể tại hai điểm khác nhau của quỹ đạo mà không cần phân tích quy luật chuyển động của cơ thể tại tất cả các điểm trung gian. Việc áp dụng định luật bảo toàn cơ năng có thể đơn giản hóa rất nhiều việc giải quyết nhiều vấn đề.

Trong điều kiện thực tế, hầu như các vật luôn chuyển động, cùng với lực hấp dẫn, lực đàn hồi và các lực khác, đều chịu tác dụng của lực ma sát hoặc lực cản của môi trường. Công của lực ma sát phụ thuộc vào độ dài đường đi.

Nếu lực ma sát tác dụng giữa các vật tạo nên một hệ kín thì cơ năng không được bảo toàn. Một phần năng lượng cơ học được chuyển thành năng lượng bên trong cơ thể (sưởi ấm). Do đó, toàn bộ năng lượng (tức là không chỉ năng lượng cơ học) được bảo toàn trong mọi trường hợp.

Trong bất kỳ tương tác vật lý nào, năng lượng không sinh ra và không biến mất. Nó chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác. Thực tế được thiết lập bằng thực nghiệm này thể hiện quy luật cơ bản của tự nhiên - định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.

Một trong những hệ quả của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng là sự khẳng định rằng không thể tạo ra một “cỗ máy chuyển động vĩnh cửu” (perpetuum mobile) - một cỗ máy có thể hoạt động vô tận mà không tiêu tốn năng lượng.

Nhiệm vụ công việc khác

Nếu bạn cần tìm công cơ học trong bài toán, thì trước tiên hãy chọn phương pháp tìm nó:

Công việc có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng công thức: Một = FS cos α . Tìm lực thực hiện công và độ dời của vật dưới tác dụng của lực này trong hệ quy chiếu đã chọn. Lưu ý rằng phải chọn góc giữa vectơ lực và vectơ chuyển vị.
Công của ngoại lực có thể được coi là hiệu giữa năng lượng cơ học trong tình huống cuối cùng và ban đầu. Cơ năng bằng tổng động năng và thế năng của vật.
Công thực hiện để nâng một vật ở tốc độ không đổi có thể tìm được theo công thức: Một = mgh, ở đâu h- chiều cao mà nó tăng lên trọng tâm của cơ thể.
Công việc có thể được coi là sản phẩm của sức mạnh và thời gian, tức là theo công thức: Một = Pt.
Công có thể được tìm thấy dưới dạng diện tích của một hình dưới biểu đồ lực so với chuyển vị hoặc công suất theo thời gian.

Định luật bảo toàn cơ năng và động lực học của chuyển động quay

Các nhiệm vụ của chủ đề này khá phức tạp về mặt toán học, nhưng với kiến thức về cách tiếp cận, chúng được giải quyết theo một thuật toán hoàn toàn chuẩn. Trong tất cả các vấn đề, bạn sẽ phải xem xét chuyển động quay của cơ thể trong mặt phẳng thẳng đứng. Giải pháp sẽ được rút gọn thành chuỗi hành động sau:

Cần xác định điểm mà bạn quan tâm (điểm cần xác định tốc độ của cơ thể, lực căng chỉ, trọng lượng, v.v.).
Viết lại định luật II Newton tại thời điểm này, với điều kiện là vật quay, tức là nó có gia tốc hướng tâm.
Viết định luật bảo toàn năng lượng cơ học để nó chứa tốc độ của cơ thể tại điểm rất thú vị đó, cũng như các đặc điểm của trạng thái của cơ thể ở một số trạng thái mà một cái gì đó được biết đến.
Tùy thuộc vào điều kiện, biểu thị tốc độ bình phương từ một phương trình và thay thế nó vào một phương trình khác.
Thực hiện phần còn lại của các hoạt động toán học cần thiết để có được kết quả cuối cùng.

Khi giải quyết vấn đề, hãy nhớ rằng:

Điều kiện để vượt qua điểm trên trong khi quay trên ren ở tốc độ tối thiểu là phản lực của giá đỡ N tại điểm trên cùng là 0. Khi đi qua điểm trên cùng của vòng chết cũng gặp điều kiện tương tự.
Khi quay trên một thanh, điều kiện để đi hết một vòng là: vận tốc nhỏ nhất tại điểm đầu là 0.
Điều kiện để vật tách khỏi bề mặt quả cầu là phản lực của giá đỡ tại điểm tách bằng không.

va chạm không đàn hồi

Định luật bảo toàn năng lượng cơ học và định luật bảo toàn động lượng giúp tìm ra lời giải cho các bài toán cơ học trong trường hợp lực tác dụng chưa biết. Một ví dụ về những vấn đề như vậy là sự tương tác tác động của các cơ thể.

Tác động (hoặc va chạm) Người ta thường gọi sự tương tác ngắn hạn của các vật thể, do đó vận tốc của chúng trải qua những thay đổi đáng kể. Trong quá trình va chạm của các vật thể, các lực tác động ngắn hạn tác động giữa chúng, theo quy luật, cường độ của chúng là không xác định. Do đó, không thể xem xét trực tiếp tương tác tác động với sự trợ giúp của các định luật Newton. Việc áp dụng các định luật bảo toàn năng lượng và động lượng trong nhiều trường hợp giúp loại trừ quá trình va chạm khỏi quá trình xem xét và thu được mối quan hệ giữa vận tốc của các vật thể trước và sau va chạm, bỏ qua tất cả các giá trị trung gian của các đại lượng này.

Người ta thường phải đối phó với sự tương tác tác động của các cơ thể trong cuộc sống hàng ngày, trong công nghệ và vật lý (đặc biệt là trong vật lý nguyên tử và các hạt cơ bản). Trong cơ học, hai mô hình tương tác tác động thường được sử dụng - va chạm tuyệt đối đàn hồi và tuyệt đối không đàn hồi.

Tác động tuyệt đối không đàn hồi Một tương tác sốc như vậy được gọi là, trong đó các cơ thể được kết nối (dính vào nhau) với nhau và di chuyển như một cơ thể.

Trong một va chạm hoàn toàn không đàn hồi, cơ năng không được bảo toàn. Nó chuyển một phần hoặc toàn bộ thành năng lượng bên trong cơ thể (sưởi ấm). Để mô tả bất kỳ tác động nào, bạn cần viết ra cả định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng, có tính đến nhiệt lượng tỏa ra (rất nên vẽ hình trước).

Tác động đàn hồi tuyệt đối

Tác động đàn hồi tuyệt đốiđược gọi là va chạm mà cơ năng của hệ vật được bảo toàn. Trong nhiều trường hợp, va chạm của các nguyên tử, phân tử, hạt cơ bản tuân theo quy luật va chạm tuyệt đối đàn hồi. Với va chạm tuyệt đối đàn hồi, cùng với định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng được thực hiện. Một ví dụ đơn giản về va chạm hoàn toàn đàn hồi là tác động chính giữa của hai quả bóng bi-a, một trong số đó đứng yên trước khi va chạm.

cú đấm chính diện quả bóng được gọi là va chạm, trong đó vận tốc của quả bóng trước và sau khi va chạm hướng dọc theo đường tâm. Do đó, sử dụng các định luật bảo toàn năng lượng cơ học và động lượng, có thể xác định vận tốc của các quả bóng sau va chạm, nếu vận tốc của chúng trước va chạm đã biết. Tác động trung tâm rất hiếm khi được nhận ra trong thực tế, đặc biệt là khi xảy ra va chạm của các nguyên tử hoặc phân tử. Trong va chạm đàn hồi không tâm, vận tốc của các phần tử (quả bóng) trước và sau va chạm không cùng phương trên một đường thẳng.

Một trường hợp đặc biệt của va chạm đàn hồi không ở tâm là va chạm của hai quả bóng bi-a có cùng khối lượng, một quả bất động trước khi va chạm và vận tốc của quả thứ hai không hướng dọc theo đường tâm của các quả bóng. Trong trường hợp này, vectơ vận tốc của các viên bi sau va chạm đàn hồi luôn hướng vuông góc với nhau.

Các định luật bảo tồn. nhiệm vụ khó khăn

Nhiều cơ thể

Trong một số nhiệm vụ về định luật bảo toàn năng lượng, dây cáp mà một số vật thể di chuyển có thể có khối lượng (nghĩa là không phải là không trọng lượng, như bạn có thể đã quen). Trong trường hợp này, công việc di chuyển các loại cáp đó (cụ thể là trọng tâm của chúng) cũng phải được tính đến.

Nếu hai vật nối với nhau bằng một thanh không trọng lượng quay trong mặt phẳng thẳng đứng thì:

chọn mức 0 để tính thế năng, ví dụ, ở mức của trục quay hoặc ở mức của điểm thấp nhất nơi đặt một trong các tải và tạo bản vẽ;
định luật bảo toàn năng lượng cơ học được viết, trong đó tổng động năng và thế năng của cả hai cơ thể trong tình huống ban đầu được viết ở phía bên trái, và tổng động năng và thế năng của cả hai cơ thể trong tình huống cuối cùng được viết ở bên phải;
lưu ý rằng vận tốc góc của các vật là như nhau, khi đó vận tốc tuyến tính của các vật tỷ lệ thuận với bán kính quay;
nếu cần, hãy viết riêng định luật II Newton cho từng vật.

đạn nổ

Trong trường hợp đạn nổ, năng lượng nổ được giải phóng. Để tìm năng lượng này, cần trừ đi năng lượng cơ học của viên đạn trước vụ nổ từ tổng năng lượng cơ học của các mảnh vỡ sau vụ nổ. Chúng ta cũng sẽ sử dụng định luật bảo toàn động lượng, được viết dưới dạng định lý cosin (phương pháp véc tơ) hoặc dưới dạng các hình chiếu trên các trục đã chọn.

Va chạm với một tấm nặng

Để hướng tới một tấm nặng di chuyển với tốc độ v, một quả cầu khối lượng nhẹ chuyển động tôi Với tốc độ bạn N. Vì động lượng của quả bóng nhỏ hơn nhiều so với động lượng của tấm nên tốc độ của tấm sẽ không thay đổi sau khi va chạm và nó sẽ tiếp tục chuyển động với cùng tốc độ và cùng hướng. Do tác động đàn hồi, quả bóng sẽ bay ra khỏi đĩa. Ở đây điều quan trọng là phải hiểu rằng tốc độ của quả bóng so với tấm sẽ không thay đổi. Trong trường hợp này, đối với tốc độ cuối cùng của quả bóng, chúng tôi nhận được:

Như vậy, vận tốc của quả bóng sau va chạm tăng gấp đôi vận tốc của bức tường. Lập luận tương tự cho trường hợp khi quả bóng và cái đĩa chuyển động cùng chiều trước khi va chạm dẫn đến kết quả là tốc độ của quả bóng giảm đi hai lần tốc độ của bức tường:

Trong vật lý và toán học, trong số những thứ khác, ba điều kiện thiết yếu phải được đáp ứng:

Nghiên cứu tất cả các chủ đề và hoàn thành tất cả các bài kiểm tra và nhiệm vụ được đưa ra trong các tài liệu nghiên cứu trên trang web này. Để làm điều này, bạn không cần gì cả, cụ thể là: dành ba đến bốn giờ mỗi ngày để chuẩn bị cho CT môn vật lý và toán học, nghiên cứu lý thuyết và giải quyết vấn đề. Thực tế là CT là một kỳ thi mà chỉ biết vật lý hay toán học là chưa đủ, bạn còn cần phải có khả năng giải một số lượng lớn các bài toán về các chủ đề khác nhau và độ phức tạp khác nhau một cách nhanh chóng và không thất bại. Cái sau chỉ có thể được học bằng cách giải quyết hàng ngàn vấn đề.
Tìm hiểu tất cả các công thức và định luật trong vật lý, cũng như các công thức và phương pháp trong toán học. Trên thực tế, để làm điều này cũng rất đơn giản, chỉ có khoảng 200 công thức cần thiết trong vật lý, và thậm chí còn ít hơn một chút trong toán học. Trong mỗi chủ đề này, có khoảng một chục phương pháp tiêu chuẩn để giải quyết các vấn đề ở mức độ phức tạp cơ bản, cũng có thể học được và do đó, hoàn toàn tự động và không gặp khó khăn, giải quyết hầu hết quá trình chuyển đổi kỹ thuật số vào đúng thời điểm. Sau đó, bạn sẽ chỉ phải nghĩ về những nhiệm vụ khó khăn nhất.
Tham dự cả ba giai đoạn kiểm tra diễn tập môn vật lý và toán học. Mỗi RT có thể được truy cập hai lần để giải quyết cả hai tùy chọn. Một lần nữa, trên CT, ngoài khả năng giải toán nhanh và hiệu quả, kiến thức về các công thức và phương pháp, còn cần phải có khả năng sắp xếp thời gian hợp lý, phân bổ lực lượng và quan trọng nhất là điền chính xác vào phiếu trả lời , mà không gây nhầm lẫn giữa số lượng câu trả lời và nhiệm vụ hoặc tên của chính bạn. Ngoài ra, trong RT, điều quan trọng là phải làm quen với phong cách đặt câu hỏi trong các nhiệm vụ, điều này có vẻ rất bất thường đối với một người chưa chuẩn bị về DT.

Việc thực hiện thành công, siêng năng và có trách nhiệm ba điểm này sẽ cho phép bạn thể hiện kết quả xuất sắc trên CT, mức tối đa mà bạn có thể làm được.

Tìm thấy một lỗi?

Đối với bạn, nếu bạn thấy có lỗi trong tài liệu đào tạo, thì vui lòng viết về lỗi đó qua thư. Bạn cũng có thể viết về lỗi trên mạng xã hội (). Trong thư, hãy cho biết chủ đề (vật lý hoặc toán học), tên hoặc số của chủ đề hoặc bài kiểm tra, số của nhiệm vụ hoặc vị trí trong văn bản (trang), theo ý kiến của bạn, có lỗi. Đồng thời mô tả lỗi bị cáo buộc là gì. Thư của bạn sẽ không bị bỏ qua, lỗi sẽ được sửa hoặc bạn sẽ được giải thích tại sao đó không phải là lỗi.

Đặc tính năng lượng của chuyển động được giới thiệu trên cơ sở khái niệm công cơ học hay công của lực.

định nghĩa 1

Công A được thực hiện bởi một lực không đổi F → là một đại lượng vật lý bằng tích của các mô đun lực và chuyển vị, nhân với cosin của góc α nằm giữa các vectơ lực F → và chuyển vị s → .

Định nghĩa này được thảo luận trong Hình 1 . mười tám . một .

Công thức làm việc được viết là,

A = F cos α .

Công việc là một đại lượng vô hướng. Điều này làm cho nó có thể dương tại (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) .

Một joule bằng công thực hiện bởi một lực 1 N để di chuyển 1 m theo hướng của lực.

Bức tranh 1 . mười tám . một . Lực lượng lao động F → : A = F s cos α = F s s

Khi chiếu F s → lực F → lên phương chuyển động s → lực không đổi và tính công cho chuyển vị nhỏ Δ s i được tổng hợp và sản xuất theo công thức:

A = ∑ ∆ A i = ∑ F s i ∆ s i .

Lượng công việc này được tính từ giới hạn (Δ s i → 0), sau đó nó chuyển sang tích phân.

Hình ảnh đồ họa của tác phẩm được xác định từ vùng của hình cong nằm dưới đồ thị F s(x) của Hình 1. mười tám . 2.

Bức tranh 1 . mười tám . 2. Định nghĩa đồ họa của công việc Δ A i = F s i Δ s i .

Một ví dụ về lực phụ thuộc vào tọa độ là lực đàn hồi của lò xo, lực này tuân theo định luật Hooke. Để kéo dãn lò xo, cần tác dụng một lực F → , momen của lực này tỉ lệ với độ dãn dài của lò xo. Điều này có thể được nhìn thấy trong Hình 1. mười tám . 3 .

Bức tranh 1 . mười tám . 3 . Mùa xuân kéo dài. Hướng của ngoại lực F → trùng với hướng của chuyển động s → . F s = k x , trong đó k là độ cứng của lò xo.

F → y p p = - F →

Sự phụ thuộc của mô đun ngoại lực vào tọa độ x có thể biểu diễn trên đồ thị bằng một đường thẳng.

Bức tranh 1 . mười tám . bốn . Sự phụ thuộc môđun của ngoại lực vào toạ độ khi lò xo dãn.

Từ hình trên, có thể tìm công tác dụng lên ngoại lực của đầu tự do bên phải của lò xo, sử dụng diện tích của tam giác. Công thức sẽ có dạng

Công thức này có thể áp dụng để biểu thị công do ngoại lực thực hiện khi lò xo bị nén. Cả hai trường hợp đều chứng tỏ lực đàn hồi F → y p p bằng công của ngoại lực F → , nhưng trái dấu.

định nghĩa 2

Nếu một số lực tác dụng lên cơ thể, thì công thức cho tổng công việc sẽ giống như tổng của tất cả các công việc được thực hiện trên nó. Khi vật chuyển động về phía trước, các điểm tác dụng lực cũng chuyển động như nhau, tức là tổng công của tất cả các lực sẽ bằng công của tổng các lực tác dụng.

Bức tranh 1 . mười tám . 5 . mô hình gia công cơ khí.

xác định quyền lực

định nghĩa 3

Quyền lực là công do lực thực hiện trong một đơn vị thời gian.

Bản ghi đại lượng vật lý của công suất, ký hiệu là N, có dạng tỷ số giữa công A với khoảng thời gian t của công được thực hiện, đó là:

định nghĩa 4

Hệ SI sử dụng oát (Wt) làm đơn vị công suất, bằng công suất của một lực thực hiện công 1 J trong 1 s.

Nếu bạn nhận thấy một lỗi trong văn bản, hãy đánh dấu nó và nhấn Ctrl + Enter

Mọi người biết. Ngay cả trẻ em cũng làm việc, ở trường mẫu giáo - trẻ em. Tuy nhiên, ý tưởng hàng ngày được chấp nhận rộng rãi khác xa với khái niệm về công cơ học trong vật lý. Ví dụ, ở đây, một người đàn ông đứng và cầm một chiếc túi trên tay. Theo nghĩa thông thường, anh ta làm việc bằng cách giữ tải. Tuy nhiên, từ quan điểm của vật lý, anh ta không làm gì cả. Có chuyện gì ở đây vậy?

Vì những câu hỏi như vậy phát sinh, đã đến lúc nhớ lại định nghĩa. Khi một lực tác dụng lên một vật, và dưới tác dụng của nó, vật chuyển động, thì công cơ học được thực hiện. Giá trị này tỷ lệ thuận với đường di chuyển của cơ thể và lực tác dụng. Có một sự phụ thuộc bổ sung vào hướng tác dụng của lực và hướng chuyển động của cơ thể.

Vì vậy, chúng tôi đã giới thiệu một khái niệm như công việc cơ khí. Vật lý định nghĩa nó là tích của độ lớn của lực và độ dịch chuyển, nhân với giá trị cosin của góc tồn tại trong trường hợp chung nhất giữa chúng. Để làm ví dụ, chúng ta có thể xem xét một số trường hợp sẽ cho phép bạn hiểu rõ hơn điều này có nghĩa là gì.

Khi nào công cơ học không thực hiện? Có một chiếc xe tải, chúng tôi đẩy nó, nhưng nó không di chuyển. Lực được áp dụng, nhưng không có chuyển động. Công việc được thực hiện là số không. Và đây là một ví dụ khác - một người mẹ đang bế con trong xe đẩy, trong trường hợp này công việc đã xong, lực tác dụng, xe đẩy di chuyển. Sự khác biệt trong hai trường hợp được mô tả là sự hiện diện của chuyển động. Và theo đó, công việc đã hoàn thành (ví dụ với xe đẩy) hay chưa hoàn thành (ví dụ với xe tải).

Một trường hợp khác - một cậu bé đi xe đạp tăng tốc và bình tĩnh lăn bánh trên đường, không đạp. Công việc đang được thực hiện? Không, tuy có chuyển động nhưng không có lực tác dụng nên chuyển động được thực hiện nhờ quán tính.

Một ví dụ khác - một con ngựa đang kéo xe, một người lái xe đang ngồi trên đó. Anh ấy có hoàn thành công việc không? Có sự dịch chuyển, có lực tác dụng (trọng lượng của người lái xe tác dụng lên xe), nhưng không có công việc nào được thực hiện. Góc giữa hướng chuyển động và hướng của lực là 90 độ, và cosin của góc 90° bằng không.

Các ví dụ đưa ra cho thấy rõ rằng công cơ học không chỉ là tích của hai đại lượng. Nó cũng phải tính đến cách các đại lượng này được định hướng. Nếu chiều chuyển động và chiều của lực trùng nhau thì kết quả sẽ dương, nếu chiều chuyển động ngược với chiều tác dụng của lực thì kết quả sẽ âm (ví dụ: công do lực ma sát thực hiện khi tải trọng di chuyển).

Ngoài ra, cần lưu ý rằng lực tác dụng lên cơ thể có thể là kết quả của một số lực. Nếu vậy thì công của tất cả các lực tác dụng lên vật bằng với công do lực tác dụng thực hiện. Công việc được đo bằng joules. Một joule bằng với công được thực hiện bởi một lực một newton khi di chuyển một cơ thể một mét.

Một kết luận cực kỳ tò mò có thể được rút ra từ các ví dụ được xem xét. Khi chúng tôi kiểm tra người lái xe trên xe đẩy, chúng tôi xác định rằng anh ta đã không làm việc. Công việc được thực hiện trong mặt phẳng nằm ngang, bởi vì đó là nơi diễn ra chuyển động. Nhưng tình hình sẽ thay đổi một chút khi chúng ta xem xét một người đi bộ.

Khi đi bộ, trọng tâm của một người không đứng yên, anh ta chuyển động trong một mặt phẳng thẳng đứng và do đó, có tác dụng. Và vì chuyển động có hướng ngược lại nên công sẽ xảy ra ngược với hướng tác động, dù chuyển động nhỏ nhưng đi bộ lâu thì cơ thể sẽ phải thực hiện thêm công. Vì vậy, dáng đi đúng sẽ giảm bớt công việc phụ này và giảm mệt mỏi.

Sau khi phân tích một số tình huống đơn giản trong cuộc sống được chọn làm ví dụ và sử dụng kiến thức về công việc cơ học là gì, chúng tôi đã xem xét các tình huống chính biểu hiện của nó, cũng như thời gian và loại công việc được thực hiện. Người ta đã xác định rằng một khái niệm như công việc trong cuộc sống hàng ngày và trong vật lý có bản chất khác nhau. Và nó đã được thiết lập bằng cách áp dụng các định luật vật lý rằng dáng đi không đúng sẽ gây thêm mệt mỏi.