Mehāniskā darba definīcija. Saglabāšanās likumi mehānikā Impulsa saglabāšanas likums

Ja spēks iedarbojas uz ķermeni, tad šis spēks darbojas, lai pārvietotu ķermeni. Pirms definēt darbu materiāla punkta līknes kustības laikā, apskatīsim īpašus gadījumus:

Šajā gadījumā mehāniskais darbs A ir vienāds ar:

A= F scos=
,

vai A = Fcos× s = F S × s,

KurF S – projekcija spēks kustēties. Šajā gadījumā F s = konst, Un ģeometriskā nozīme strādāt A ir taisnstūra laukums, kas izveidots koordinātēs F S , , s.

Uzzīmēsim spēka projekciju uz kustības virzienu F S kā nobīdes funkcija s. Attēlosim kopējo pārvietojumu kā n mazu pārvietojumu summu
. Mazajiem i -tā kustība
darbs ir līdzvērtīgs

vai ēnotās trapeces laukums attēlā.

Pilnīgs mehānisks darbs, lai pārvietotos no punkta 1 uz punktu 2 būs vienāds ar:

.

Vērtība zem integrāļa attēlos bezgalīgi mazas nobīdes elementāru darbu
:

- pamatdarbs.

Mēs sadalām materiāla punkta trajektoriju bezgalīgi mazās kustībās un spēka darbs pārvietojot materiālu punktu no punkta 1 uz punktu 2 definēts kā līknes integrālis:

–strādāt izliektā kustībā.

1. piemērs: Gravitācijas darbs
materiāla punkta līknes kustības laikā.

.

Tālāk kā nemainīgu vērtību var izņemt no integrāļa zīmes un integrāļa saskaņā ar attēlu attēlos pilnu pārvietojumu . .

Ja apzīmējam punkta augstumu 1 no Zemes virsmas cauri , un punkta augstums 2 cauri , Tas

Mēs redzam, ka šajā gadījumā darbu nosaka materiālā punkta novietojums sākuma un beigu momentā un tas nav atkarīgs no trajektorijas vai ceļa formas. Gravitācijas darbs pa slēgtu ceļu ir nulle:
.

Tiek izsaukti spēki, kuru darbs slēgtā ceļā ir nullekonservatīvs .

2. piemērs : Darbs, kas veikts ar berzes spēku.

Šis ir nekonservatīva spēka piemērs. Lai to parādītu, pietiek apsvērt berzes spēka elementāro darbu:

,

tie. Berzes spēka veiktais darbs vienmēr ir negatīvs lielums un nevar būt vienāds ar nulli slēgtā ceļā. Laika vienībā paveikto darbu sauc jauda. Ja laikā
darbs tiek darīts
, tad jauda ir vienāda

–mehāniskā jauda.

Ņemot
formā

,

mēs iegūstam spēka izteiksmi:

.

SI darba vienība ir džouls:
= 1 J = 1 N 1 m, un jaudas mērvienība ir vats: 1 W = 1 J/s.

Mehāniskā enerģija.

Enerģija ir vispārējs kvantitatīvs rādītājs visu veidu vielu mijiedarbības kustībai. Enerģija nepazūd un nerodas no nekā: tā var tikai pāriet no vienas formas uz otru. Enerģijas jēdziens saista kopā visas dabas parādības. Atbilstoši dažādām matērijas kustības formām tiek aplūkoti dažādi enerģijas veidi - mehāniskā, iekšējā, elektromagnētiskā, kodolenerģija u.c.

Enerģijas un darba jēdzieni ir cieši saistīti viens ar otru. Ir zināms, ka darbs tiek veikts pateicoties enerģijas rezervei un, gluži pretēji, veicot darbu, jūs varat palielināt enerģijas rezervi jebkurā ierīcē. Citiem vārdiem sakot, darbs ir enerģijas izmaiņu kvantitatīvs rādītājs:

.

Enerģiju, tāpat kā darbu, mēra SI džoulos: [ E]=1 J.

Mehāniskā enerģija ir divu veidu - kinētiskā un potenciālā.

Kinētiskā enerģija (vai kustības enerģiju) nosaka attiecīgo ķermeņu masas un ātrumi. Apsvērsim materiālais punkts, pārvietojoties spēka ietekmē . Šī spēka darbs palielina materiāla punkta kinētisko enerģiju
. Šajā gadījumā aprēķināsim mazo pieaugumu (diferenciāli) kinētiskā enerģija:

Aprēķinot
Tika izmantots Ņūtona otrais likums
, un arī
- materiāla punkta ātruma modulis. Tad
var attēlot kā:

-

- kustīga materiāla punkta kinētiskā enerģija.

Šīs izteiksmes reizināšana un dalīšana ar
, un ņemot vērā to
, saņemam

-

- saistība starp impulsu un kustīga materiāla punkta kinētisko enerģiju.

Potenciālā enerģija ( jeb ķermeņu stāvokļa enerģiju) nosaka konservatīvu spēku iedarbība uz ķermeni un ir atkarīga tikai no ķermeņa stāvokļa .

Mēs esam redzējuši, ka darbs, ko veic gravitācija
ar materiāla punkta līknes kustību
var attēlot kā funkciju vērtību atšķirību
, uzņemts punktā 1 un punktā 2 :

.

Izrādās, ka vienmēr, kad spēki ir konservatīvi, šo spēku darbs uz ceļa 1
2 var attēlot kā:

.

Funkcija , kas ir atkarīga tikai no ķermeņa stāvokļa, sauc par potenciālo enerģiju.

Tad par elementāru darbu mēs saņemam

–darbs ir vienāds ar zaudējumiem potenciālā enerģija .

Pretējā gadījumā mēs varam teikt, ka darbs tiek veikts potenciālās enerģijas rezerves dēļ.

Izmērs , kas vienāds ar daļiņas kinētiskās un potenciālās enerģijas summu, sauc par ķermeņa kopējo mehānisko enerģiju:

–ķermeņa kopējā mehāniskā enerģija.

Noslēgumā mēs atzīmējam, ka, izmantojot Ņūtona otro likumu
, kinētiskās enerģijas diferenciālis
var attēlot kā:

.

Potenciālās enerģijas starpība
, kā norādīts iepriekš, ir vienāds ar:

.

Tādējādi, ja spēks – konservatīvs spēks un citu ārējo spēku nav , t.i. šajā gadījumā tiek saglabāta ķermeņa kopējā mehāniskā enerģija.

Teorētiskā pamatinformācija

Mehāniskais darbs

Kustības enerģētiskās īpašības tiek ieviestas, pamatojoties uz koncepciju mehāniskais darbs vai spēka darbs. Darbs, kas veikts ar pastāvīgu spēku F, sauc par fizisko lielumu, vienāds ar produktu spēka un nobīdes moduļi, kas reizināti ar leņķa kosinusu starp spēka vektoriem F un kustības S:

Darbs ir skalārs lielums. Tas var būt pozitīvs (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). Plkst α = 90° spēka veiktais darbs ir nulle. SI sistēmā darbu mēra džoulos (J). Džouls ir vienāds ar darbu, ko veic 1 ņūtona spēks, lai pārvietotos 1 metru spēka virzienā.

Ja spēks laika gaitā mainās, tad, lai atrastu darbu, izveidojiet spēka un nobīdes grafiku un atrodiet figūras laukumu zem grafika - šis ir darbs:

Spēka piemērs, kura modulis ir atkarīgs no koordinātas (nobīdes), ir atsperes elastīgais spēks, kas atbilst Huka likumam ( F kontrole = kx).

Jauda

Tiek saukts darbs, ko veic spēks laika vienībā jauda. Jauda P(dažreiz to apzīmē ar burtu N) – fiziskais daudzums, kas vienāds ar darba attiecību A uz laika periodu t kura laikā šis darbs tika pabeigts:

Šī formula aprēķina vidējā jauda, t.i. jauda, ​​kas vispārīgi raksturo procesu. Tātad darbu var izteikt arī ar jaudu: A = Pt(ja, protams, ir zināma jauda un darba veikšanas laiks). Jaudas mērvienību sauc par vatu (W) vai 1 džoulu sekundē. Ja kustība ir vienmērīga, tad:

Izmantojot šo formulu, mēs varam aprēķināt tūlītēja jauda(ieslēgta strāva šobrīd laiks), ja ātruma vietā formulā aizstājam momentānā ātruma vērtību. Kā jūs zināt, kādu spēku skaitīt? Ja problēma prasa jaudu kādā laika momentā vai kādā telpas punktā, tad tiek uzskatīts par momentānu. Ja viņi jautā par jaudu noteiktā laika periodā vai maršruta daļā, meklējiet vidējo jaudu.

Efektivitāte – koeficients noderīga darbība , ir vienāds ar lietderīgā darba attiecību pret iztērēto vai lietderīgo jaudu pret iztērēto:

Kurš darbs ir noderīgs un kurš ir izniekots, tiek noteikts no konkrētā uzdevuma nosacījumiem, izmantojot loģisku spriešanu. Piemēram, ja celtnis veic kravas pacelšanas darbu līdz noteiktam augstumam, tad noderīgs darbs būs kravas pacelšanas darbs (jo tieši šim nolūkam celtnis tika izveidots), un iztērētais darbs būs celtņa elektromotora paveiktais darbs.

Tātad noderīgai un iztērētajai jaudai nav stingras definīcijas, un to var atrast loģiski. Katrā uzdevumā mums pašiem ir jānosaka, kāds šajā uzdevumā bija darba veikšanas mērķis ( noderīgs darbs vai jauda), un kāds bija visa darba veikšanas mehānisms vai veids (iztērētā jauda vai darbs).

Kopumā efektivitāte parāda, cik efektīvi mehānisms pārvērš viena veida enerģiju citā. Ja jauda laika gaitā mainās, tad darbs tiek atrasts kā figūras laukums zem jaudas un laika grafika:

Kinētiskā enerģija

Tiek saukts fizisks lielums, kas vienāds ar pusi no ķermeņa masas un tā ātruma kvadrāta reizinājuma Ķermeņa kinētiskā enerģija (kustību enerģija):

Tas ir, ja automašīna, kas sver 2000 kg, pārvietojas ar ātrumu 10 m/s, tad tās kinētiskā enerģija ir vienāda ar E k = 100 kJ un spēj veikt 100 kJ darbu. Šo enerģiju var pārvērst siltumā (automašīnai bremzējot, sakarst riteņu gumija, ceļš un bremžu diski) vai arī to var iztērēt, lai deformētu auto un virsbūvi, ar kuru automašīna sadūrās (avārijā). Aprēķinot kinētisko enerģiju, nav nozīmes tam, kur automašīna pārvietojas, jo enerģija, tāpat kā darbs, ir skalārs lielums.

Ķermenim ir enerģija, ja tas var strādāt. Piemēram, kustīgam ķermenim ir kinētiskā enerģija, t.i. kustības enerģiju un spēj veikt darbu, lai deformētu ķermeņus vai piešķirtu paātrinājumu ķermeņiem, ar kuriem notiek sadursme.

Kinētiskās enerģijas fiziskā nozīme: lai ķermenis miera stāvoklī ar masu m sāka kustēties ar ātrumu v nepieciešams veikt darbu, kas vienāds ar iegūto kinētiskās enerģijas vērtību. Ja ķermenim ir masa m pārvietojas ar ātrumu v, tad, lai to apturētu, ir jāveic darbs, kas vienāds ar tā sākotnējo kinētisko enerģiju. Bremzējot, kinētisko enerģiju galvenokārt (izņemot trieciena gadījumus, kad enerģija iet uz deformāciju) “atņem” berzes spēks.

Teorēma par kinētisko enerģiju: rezultējošā spēka darbs ir vienāds ar ķermeņa kinētiskās enerģijas izmaiņām:

Teorēma par kinētisko enerģiju ir spēkā arī vispārīgā gadījumā, kad ķermenis pārvietojas mainīga spēka ietekmē, kura virziens nesakrīt ar kustības virzienu. Šo teorēmu ir ērti pielietot uzdevumos, kas saistīti ar ķermeņa paātrinājumu un palēninājumu.

Potenciālā enerģija

Līdzās kinētiskajai enerģijai jeb kustības enerģijai jēdzienam ir svarīga loma fizikā potenciālā enerģija jeb ķermeņu mijiedarbības enerģija.

Potenciālo enerģiju nosaka ķermeņu relatīvais novietojums (piemēram, ķermeņa stāvoklis attiecībā pret Zemes virsmu). Potenciālās enerģijas jēdzienu var ieviest tikai tādiem spēkiem, kuru darbs nav atkarīgs no ķermeņa trajektorijas un tiek noteikts tikai pēc sākuma un beigu pozīcijas (t.s. konservatīvie spēki). Darbs, ko šādi spēki veic slēgtā trajektorijā, ir nulle. Šī īpašība piemīt gravitācijai un elastības spēkam. Šiem spēkiem mēs varam ieviest potenciālās enerģijas jēdzienu.

Ķermeņa potenciālā enerģija Zemes gravitācijas laukā aprēķina pēc formulas:

Ķermeņa potenciālās enerģijas fiziskā nozīme: potenciālā enerģija ir vienāda ar gravitācijas veikto darbu, nolaižot ķermeni līdz nulles līmenim ( h– attālums no ķermeņa smaguma centra līdz nulles līmenim). Ja ķermenim ir potenciālā enerģija, tas spēj veikt darbu, kad ķermenis krīt no augstuma h līdz nulles līmenim. Gravitācijas veiktais darbs ir vienāds ar ķermeņa potenciālās enerģijas izmaiņām, kas ņemtas no pretēja zīme:

Nereti enerģētiskajās problēmās nākas piemeklēt ķermeņa pacelšanas (apgāšanās, izkāpšanas no bedres) darbu. Visos šajos gadījumos ir jāņem vērā nevis paša ķermeņa, bet tikai tā smaguma centra kustība.

Potenciālā enerģija Ep ir atkarīga no nulles līmeņa izvēles, tas ir, no OY ass izcelsmes izvēles. Katrā problēmā ērtības labad tiek izvēlēts nulles līmenis. Fiziska nozīme ir nevis pašai potenciālajai enerģijai, bet gan tās izmaiņām, ķermenim pārvietojoties no vienas pozīcijas uz otru. Šīs izmaiņas nav atkarīgas no nulles līmeņa izvēles.

Izstieptas atsperes potenciālā enerģija aprēķina pēc formulas:

Kur: k– atsperes stīvums. Pagarināta (vai saspiesta) atspere var iekustināt tai piestiprinātu ķermeni, tas ir, piešķirt šim ķermenim kinētisko enerģiju. Līdz ar to šādai atsperei ir enerģijas rezerve. Spriedze vai saspiešana X jāaprēķina no ķermeņa nedeformētā stāvokļa.

Elastīgi deformēta ķermeņa potenciālā enerģija ir vienāda ar elastības spēka veikto darbu pārejas laikā no šis stāvoklis stāvoklī ar nulles deformāciju. Ja sākotnējā stāvoklī atspere jau bija deformēta, un tās pagarinājums bija vienāds ar x 1, pēc tam pārejot uz jaunu stāvokli ar pagarinājumu x 2, elastīgais spēks darbosies vienāds ar potenciālās enerģijas izmaiņām, kas ņemtas ar pretēju zīmi (jo elastīgais spēks vienmēr ir vērsts pret ķermeņa deformāciju):

Potenciālā enerģija elastīgās deformācijas laikā ir atsevišķu ķermeņa daļu mijiedarbības enerģija ar elastīgiem spēkiem.

Berzes spēka darbs ir atkarīgs no nobrauktā ceļa (šāda veida spēku, kura darbs ir atkarīgs no trajektorijas un nobrauktā ceļa, sauc: izkliedējošie spēki). Berzes spēka potenciālās enerģijas jēdzienu nevar ieviest.

Efektivitāte

Efektivitātes koeficients (efektivitāte)– sistēmas (ierīces, mašīnas) efektivitātes raksturojums attiecībā uz enerģijas pārveidošanu vai pārvadi. To nosaka lietderīgi izmantotās enerģijas attiecība pret kopējo sistēmas saņemto enerģijas daudzumu (formula jau ir dota iepriekš).

Efektivitāti var aprēķināt gan ar darbu, gan ar jaudu. Noderīgu un iztērēto darbu (jaudu) vienmēr nosaka vienkārša loģiskā spriešana.

Elektriskajā dzinēju efektivitāte– veiktā (lietderīgā) mehāniskā darba attiecība pret elektriskā enerģija, saņemts no avota. Siltumdzinējos lietderīgā mehāniskā darba attiecība pret iztērētā siltuma daudzumu. Elektrības transformatoros sekundārajā tinumā saņemtās elektromagnētiskās enerģijas attiecība pret primārā tinuma patērēto enerģiju.

Tā vispārīguma dēļ efektivitātes jēdziens ļauj tos salīdzināt un novērtēt dažādas sistēmas, Kā kodolreaktori, elektriskie ģeneratori un dzinēji, termoelektrostacijas, pusvadītāju ierīces, bioloģiskie objekti utt.

Sakarā ar neizbēgamiem enerģijas zudumiem berzes, apkārtējo ķermeņu sasilšanas utt. Efektivitāte vienmēr ir mazāka par vienotību. Attiecīgi efektivitāti izsaka kā daļu no iztērētās enerģijas, tas ir, kā pareizu daļu vai procentos, un tas ir bezdimensijas lielums. Efektivitāte raksturo to, cik efektīvi darbojas mašīna vai mehānisms. Termoelektrostaciju efektivitāte sasniedz 35-40%, iekšdedzes dzinēji ar kompresoru un priekšdzesēšanu - 40-50%, dinamo un lieljaudas ģeneratori - 95%, transformatori - 98%.

Problēma, kurā jāatrod efektivitāte vai tā ir zināma, jāsāk ar loģisku spriešanu – kurš darbs ir lietderīgs un kurš ir izniekots.

Mehāniskās enerģijas nezūdamības likums

Kopējā mehāniskā enerģija sauc par kinētiskās enerģijas (t.i., kustības enerģijas) un potenciāla (t.i., ķermeņu gravitācijas spēku un elastības spēku mijiedarbības enerģiju) summu:

Ja mehāniskā enerģija nepārvēršas citās formās, piemēram, iekšējā (siltuma) enerģijā, tad kinētiskās un potenciālās enerģijas summa paliek nemainīga. Ja mehāniskā enerģija pārvēršas siltumenerģijā, tad mehāniskās enerģijas izmaiņas ir vienādas ar berzes spēka darbu vai enerģijas zudumiem, vai izdalītā siltuma daudzumu un tā tālāk, citiem vārdiem sakot, kopējās mehāniskās enerģijas izmaiņas ir vienādas ārējo spēku darbam:

Ķermeņu kinētiskās un potenciālās enerģijas summa, kas veido slēgtu sistēmu (t.i., tādu, kurā nedarbojas ārēji spēki, un to darbs attiecīgi ir nulle) un gravitācijas un elastīgo spēku, kas mijiedarbojas viens ar otru, summa paliek nemainīga:

Šis paziņojums pauž Enerģijas nezūdamības likums (LEC) mehāniskos procesos. Tās ir Ņūtona likumu sekas. Mehāniskās enerģijas nezūdamības likums ir izpildīts tikai tad, ja slēgtā sistēmā esošie ķermeņi mijiedarbojas viens ar otru ar elastības un gravitācijas spēkiem. Visās enerģijas nezūdamības likuma problēmās vienmēr būs vismaz divi ķermeņu sistēmas stāvokļi. Likums nosaka, ka pirmā stāvokļa kopējā enerģija būs vienāda ar otrā stāvokļa kopējo enerģiju.

Algoritms enerģijas nezūdamības likuma problēmu risināšanai:

1. Atrodiet ķermeņa sākotnējās un beigu pozīcijas punktus.
2. Pierakstiet, kādas vai kādas enerģijas ķermenim ir šajos punktos.
3. Pielīdziniet ķermeņa sākotnējo un galīgo enerģiju.
4. Pievienojiet citus nepieciešamos vienādojumus no iepriekšējās tēmas fizikā.
5. Atrisiniet iegūto vienādojumu vai vienādojumu sistēmu, izmantojot matemātiskās metodes.

Ir svarīgi atzīmēt, ka mehāniskās enerģijas nezūdamības likums ļāva iegūt sakarību starp ķermeņa koordinātām un ātrumiem divos dažādos trajektorijas punktos, neanalizējot ķermeņa kustības likumu visos starppunktos. Mehāniskās enerģijas nezūdamības likuma piemērošana var ievērojami vienkāršot daudzu problēmu risinājumu.

IN reāli apstākļi Gandrīz vienmēr uz kustīgiem ķermeņiem kopā ar gravitācijas spēkiem, elastības spēkiem un citiem spēkiem iedarbojas berzes spēki vai vides pretestības spēki. Berzes spēka veiktais darbs ir atkarīgs no ceļa garuma.

Ja starp ķermeņiem, kas veido slēgtu sistēmu, darbojas berzes spēki, tad mehāniskā enerģija netiek saglabāta. Daļa mehāniskās enerģijas tiek pārvērsta par iekšējā enerģija korpusi (apkure). Tādējādi enerģija kopumā (t.i., ne tikai mehāniskā) tiek saglabāta jebkurā gadījumā.

Jebkuras fiziskas mijiedarbības laikā enerģija neparādās, ne pazūd. Tas vienkārši mainās no vienas formas uz otru. Šis eksperimentāli noteiktais fakts izsaka dabas pamatlikumu -.

enerģijas nezūdamības un pārveidošanas likums Viena no enerģijas nezūdamības un pārveidošanas likuma sekām ir apgalvojums par neiespējamību radīt " mūžīgā kustības mašīna

"(perpetuum mobile) - mašīna, kas varētu strādāt bezgalīgi, nepatērējot enerģiju.

Dažādi uzdevumi darbam Ja problēma ir jāatrod mehāniskais darbs

1. , tad vispirms izvēlieties, kā to atrast: A = Darbu var atrast, izmantojot formulu: FS α ∙cos
2. . Atrodiet spēku, kas veic darbu, un ķermeņa pārvietošanās apjomu šī spēka ietekmē izvēlētajā atskaites sistēmā. Ņemiet vērā, ka ir jāizvēlas leņķis starp spēka un nobīdes vektoriem.
3. Ārējā spēka darbu var atrast kā mehāniskās enerģijas starpību beigu un sākuma situācijās. Mehāniskā enerģija ir vienāda ar ķermeņa kinētiskās un potenciālās enerģijas summu. A = Darbu, kas veikts, lai paceltu ķermeni nemainīgā ātrumā, var atrast, izmantojot formulu: mgh h, Kur - augstums, līdz kuram tas paceļas.
4. ķermeņa smaguma centrs A = Pt.
5. Darbu var atrast kā spēka un laika produktu, t.i. pēc formulas:

Darbu var atrast kā figūras laukumu zem grafika spēka un nobīdes vai jaudas pret laiku.

Enerģijas nezūdamības likums un rotācijas kustības dinamika

1. Šīs tēmas problēmas ir diezgan sarežģītas matemātiski, taču, ja jūs zināt pieeju, tās var atrisināt, izmantojot pilnīgi standarta algoritmu. Visās problēmās jums būs jāņem vērā ķermeņa rotācija vertikālā plaknē. Risinājums būs šāds darbību secībā:
2. Jums ir jānosaka punkts, kas jūs interesē (punkts, kurā jums jānosaka ķermeņa ātrums, vītnes spriegošanas spēks, svars utt.).
3. Pierakstiet Ņūtona otro likumu šajā brīdī, ņemot vērā, ka ķermenis griežas, tas ir, tam ir centripetālais paātrinājums. Pierakstiet mehāniskās enerģijas nezūdamības likumu tā, lai tajā būtu ietverts ķermeņa ātrums interesants punkts
4. , kā arī ķermeņa stāvokļa īpašības kādā stāvoklī, par kuru kaut kas ir zināms.
5. Atkarībā no nosacījuma izsakiet ātrumu kvadrātā no viena vienādojuma un aizstājiet to ar otru.

Lai iegūtu gala rezultātu, veiciet atlikušās nepieciešamās matemātiskās darbības.

• Risinot problēmas, jums jāatceras, ka: N augšējā punktā ir 0. Tas pats nosacījums ir izpildīts, ejot garām mirušās cilpas augšējam punktam.
• Rotējot uz stieņa, nosacījums visa apļa izbraukšanai ir: minimālais ātrums augšējā punktā ir 0.
• Nosacījums ķermeņa atdalīšanai no sfēras virsmas ir tāds, ka atbalsta reakcijas spēks atdalīšanas punktā ir nulle.

Neelastīgas sadursmes

Mehāniskās enerģijas nezūdamības likums un impulsa nezūdamības likums ļauj rast risinājumus mehāniskām problēmām gadījumos, kad tas nav zināms aktīvie spēki. Šāda veida problēmu piemērs ir ķermeņu ietekmes mijiedarbība.

Trieciena (vai sadursmes) rezultātā Ir pieņemts saukt par īslaicīgu ķermeņu mijiedarbību, kā rezultātā to ātrumi piedzīvo būtiskas izmaiņas. Ķermeņu sadursmes laikā starp tiem iedarbojas īslaicīgi trieciena spēki, kuru lielums, kā likums, nav zināms. Tāpēc nav iespējams aplūkot ietekmes mijiedarbību tieši, izmantojot Ņūtona likumus. Enerģijas un impulsa nezūdamības likumu piemērošana daudzos gadījumos ļauj izslēgt pašu sadursmes procesu un iegūt saikni starp ķermeņu ātrumiem pirms un pēc sadursmes, apejot visas šo lielumu starpvērtības.

Ikdienā, tehnoloģijā un fizikā (īpaši atomu un atomu fizikā) mums bieži ir jārisina ķermeņu ietekme elementārdaļiņas). Mehānikā bieži tiek izmantoti divi trieciena mijiedarbības modeļi - absolūti elastīgi un absolūti neelastīgi triecieni.

Absolūti neelastīga ietekme sauca šādu trieciena mijiedarbību, kurā ķermeņi savienojas (salīp kopā) viens ar otru un virzās tālāk kā viens ķermenis.

Pilnīgi neelastīgā sadursmē mehāniskā enerģija netiek saglabāta. Tas daļēji vai pilnībā pārvēršas ķermeņu iekšējā enerģijā (karsē). Lai aprakstītu jebkādas ietekmes, jums ir jāpieraksta gan impulsa nezūdamības likums, gan mehāniskās enerģijas nezūdamības likums, ņemot vērā izdalīto siltumu (vispirms ir ļoti ieteicams izveidot zīmējumu).

Absolūti elastīgs trieciens

Absolūti elastīgs trieciens ko sauc par sadursmi, kurā saglabājas ķermeņu sistēmas mehāniskā enerģija. Daudzos gadījumos atomu, molekulu un elementārdaļiņu sadursmes pakļaujas absolūti elastīgās ietekmes likumiem. Ar absolūti elastīgu triecienu kopā ar impulsa nezūdamības likumu tiek izpildīts arī mehāniskās enerģijas nezūdamības likums. Vienkāršs piemērs Pilnīgi elastīga sadursme var būt divu biljarda bumbiņu centrālais trieciens, no kuriem viena pirms sadursmes atradās miera stāvoklī.

Centrālais streiks bumbiņas sauc par sadursmi, kurā lodīšu ātrumi pirms un pēc trieciena ir vērsti pa centru līniju. Tādējādi, izmantojot mehāniskās enerģijas un impulsa nezūdamības likumus, ir iespējams noteikt lodīšu ātrumus pēc sadursmes, ja ir zināmi to ātrumi pirms sadursmes. Centrālais streiks praksē tiek īstenots ļoti reti, it īpaši, ja mēs runājam par par atomu vai molekulu sadursmēm. Necentrālā elastīgā sadursmē daļiņu (bumbiņu) ātrumi pirms un pēc sadursmes nav vērsti vienā taisnē.

Īpašs ārpuscentrāla elastīga trieciena gadījums var būt divu vienādas masas biljarda bumbiņu sadursme, no kurām viena pirms sadursmes bija nekustīga, bet otrās ātrums nebija vērsts pa bumbiņu centru līniju. . Šajā gadījumā bumbiņu ātruma vektori pēc elastīgas sadursmes vienmēr ir vērsti perpendikulāri viens otram.

Saglabāšanas likumi. Sarežģīti uzdevumi

Vairāki ķermeņi

Dažās enerģijas nezūdamības likuma problēmās kabeļiem, ar kuriem tiek pārvietoti noteikti objekti, var būt masa (tas ir, tie nedrīkst būt bezsvara, kā jūs, iespējams, jau esat pieraduši). Šajā gadījumā jāņem vērā arī šādu kabeļu pārvietošanas darbs (proti, to smaguma centri).

Ja divi ķermeņi, kas savienoti ar bezsvara stieni, griežas vertikālā plaknē, tad:

1. izvēlieties nulles līmeni, lai aprēķinātu potenciālo enerģiju, piemēram, rotācijas ass līmenī vai zemākais punkts atrast vienu no kravām un izveidot zīmējumu;
2. pierakstiet mehāniskās enerģijas nezūdamības likumu, kurā kreisajā pusē ierakstām abu ķermeņu kinētiskās un potenciālās enerģijas summu sākotnējā situācijā, bet labajā pusē rakstām ķermeņa kinētiskās un potenciālās enerģijas summu. abas iestādes galīgajā situācijā;
3. ņem vērā, ka ķermeņu leņķiskie ātrumi ir vienādi, tad ķermeņu lineārie ātrumi ir proporcionāli griešanās rādiusiem;
4. ja nepieciešams, pierakstiet Ņūtona otro likumu katram ķermenim atsevišķi.

Apvalks pārsprāga

Kad šāviņš eksplodē, izdalās sprādzienbīstama enerģija. Lai atrastu šo enerģiju, no fragmentu mehānisko enerģiju summas pēc sprādziena ir jāatņem šāviņa mehāniskā enerģija pirms sprādziena. Mēs izmantosim arī impulsa saglabāšanas likumu, kas uzrakstīts kosinusa teorēmas veidā (vektoru metode) vai projekciju veidā uz izvēlētām asīm.

Sadursmes ar smagu plāksni

Ļaujiet mums satikties ar smagu plāksni, kas pārvietojas ar ātrumu v, kustas viegla masas bumba mātrumā u n. Tā kā bumbiņas impulss ir daudz mazāks par plāksnes impulsu, pēc trieciena plāksnes ātrums nemainīsies, un tā turpinās kustēties ar tādu pašu ātrumu un tajā pašā virzienā. Elastīgā trieciena rezultātā bumba aizlidos no plāksnes. Šeit ir svarīgi to saprast bumbiņas ātrums attiecībā pret plāksni nemainīsies. Šajā gadījumā bumbiņas galīgajam ātrumam mēs iegūstam:

Tādējādi bumbiņas ātrums pēc trieciena palielinās par divreiz lielāku sienas ātrumu. Līdzīgs pamatojums gadījumam, kad pirms trieciena bumbiņa un plāksne kustējās vienā virzienā, noved pie tā, ka lodes ātrums samazinās divas reizes par sienas ātrumu:

Cita starpā fizikā un matemātikā ir jāievēro trīs būtiski nosacījumi:

1. Izpētiet visas tēmas un izpildiet visus pārbaudes darbus un uzdevumus, kas sniegti šīs vietnes mācību materiālos. Lai to izdarītu, jums nav nepieciešams pilnīgi nekas, proti: katru dienu veltiet trīs līdz četras stundas, lai sagatavotos CT fizikā un matemātikā, apgūtu teoriju un risinātu problēmas. Fakts ir tāds, ka CT ir eksāmens, kurā nepietiek tikai zināt fiziku vai matemātiku, jums ir arī jāspēj ātri un bez neveiksmēm atrisināt liels skaits uzdevumi priekš dažādas tēmas Un dažādas sarežģītības. Pēdējo var apgūt, tikai risinot tūkstošiem problēmu.
2. Apgūstiet visas formulas un likumus fizikā un formulas un metodes matemātikā. Patiesībā tas ir arī ļoti vienkārši izdarāms, nepieciešamās formulas fizikā ir tikai kādi 200 gabali, bet matemātikā pat nedaudz mazāk. Katrā no šiem priekšmetiem ir aptuveni ducis problēmu risināšanas standarta metožu pamata līmenis grūtības, kuras var arī iemācīties un tādējādi atrisināt pilnīgi automātiski un bez grūtībām īstais brīdis lielākā daļa DH. Pēc tam jums būs jādomā tikai par vissarežģītākajiem uzdevumiem.
3. Apmeklējiet visus trīs mēģinājumu pārbaudes posmus fizikā un matemātikā. Katru RT var apmeklēt divas reizes, lai izlemtu par abām iespējām. Atkal, CT, papildus spējai ātri un efektīvi atrisināt problēmas, formulu un metožu zināšanām, jums arī jāspēj pareizi plānot laiku, sadalīt spēkus un, pats galvenais, pareizi aizpildīt atbildes veidlapu, bez sajaucot atbilžu un problēmu numurus vai savu uzvārdu. Tāpat RT laikā ir svarīgi pierast pie jautājumu uzdošanas stila problēmās, kas DT nesagatavotam cilvēkam var šķist ļoti neparasti.

Veiksmīga, uzcītīga un atbildīga šo trīs punktu īstenošana ļaus uzrādīt izcilu DT rezultātu, maksimumu, uz ko esi spējīgs.

Atradāt kļūdu?

Ja domājat, ka esat atradis kļūdu izglītojoši materiāli, tad lūdzu rakstiet par to pa e-pastu. Varat arī ziņot par kļūdu sociālais tīkls(). Vēstulē norādiet priekšmetu (fizika vai matemātika), tēmas vai kontroldarba nosaukumu vai numuru, uzdevuma numuru vai vietu tekstā (lappusē), kur, jūsuprāt, ir kļūda. Aprakstiet arī iespējamo kļūdu. Jūsu vēstule nepaliks nepamanīta, kļūda vai nu tiks izlabota, vai arī jums tiks paskaidrots, kāpēc tā nav kļūda.

Mūsu ikdienas pieredzē vārds “darbs” parādās ļoti bieži. Bet vajadzētu atšķirt fizioloģisko darbu un darbu no fizikas zinātnes viedokļa. Atnākot mājās no nodarbības, tu saki: "Ak, es esmu tik noguris!" Tas ir fizioloģisks darbs. Vai, piemēram, komandas darbs iekšā tautas pasaka"Rāceņi".

1. attēls. Darbs šī vārda ikdienas nozīmē

Mēs šeit runāsim par darbu no fizikas viedokļa.

Mehāniskais darbs tiek veikts, ja ķermenis pārvietojas spēka ietekmē. Darbs ir norādīts Latīņu burts A. Stingrāka darba definīcija izklausās šādi.

Spēka darbs ir fizisks lielums, kas vienāds ar spēka lieluma un ķermeņa noietā attāluma reizinājumu spēka virzienā.

2. attēls. Darbs ir fizisks lielums

Formula ir derīga, ja uz ķermeni iedarbojas nemainīgs spēks.

IN starptautiskā sistēma SI darba vienības mēra džoulos.

Tas nozīmē, ka, ja 1 ņūtona spēka ietekmē ķermenis pārvietojas 1 metru, tad ar šo spēku tiek veikts 1 džouls.

Darba vienība ir nosaukta angļu zinātnieka Džeimsa Preskota Džoula vārdā.

3. att. Džeimss Preskots Džouls (1818–1889)

No darba aprēķināšanas formulas izriet, ka ir trīs iespējamie gadījumi, kad darbs ir vienāds ar nulli.

Pirmais gadījums ir tad, kad spēks iedarbojas uz ķermeni, bet ķermenis nekustas. Piemēram, māja ir pakļauta milzīgam gravitācijas spēkam. Bet viņa nekādu darbu nedara, jo māja ir nekustīga.

Otrais gadījums ir tad, kad ķermenis pārvietojas pēc inerces, tas ir, uz to neiedarbojas nekādi spēki. Piemēram, kosmosa kuģis pārvietojas starpgalaktiskajā telpā.

Trešais gadījums ir tad, kad spēks iedarbojas uz ķermeni perpendikulāri ķermeņa kustības virzienam. Šajā gadījumā, lai gan ķermenis kustas un uz to iedarbojas spēks, ķermeņa kustība nenotiek spēka virzienā.

4. attēls. Trīs gadījumi, kad darbs ir nulle

Jāsaka arī, ka spēka paveiktais darbs var būt negatīvs. Tas notiks, ja ķermenis kustēsies pret spēka virzienu. Piemēram, kad celtnis paceļ kravu virs zemes, izmantojot trosi, gravitācijas spēka darbs ir negatīvs (un darbs, ko veic kabeļa elastīgais spēks, kas vērsts uz augšu, ir pozitīvs).

Pieņemsim, ka, veicot būvdarbus, bedre ir jāaizpilda ar smiltīm. Ekskavatoram tas prasītu dažas minūtes, bet strādniekam ar lāpstu būtu jāstrādā vairākas stundas. Bet gan ekskavators, gan strādnieks būtu pabeidzis tas pats darbs.

5. att. Vienu un to pašu darbu var paveikt dažādos laikos

Lai raksturotu fizikā veiktā darba ātrumu, tiek izmantots lielums, ko sauc par jaudu.

Jauda ir fizisks lielums, kas vienāds ar darba attiecību pret tā izpildes laiku.

Jauda ir norādīta ar latīņu burtu N.

SI jaudas mērvienība ir vats.

Viens vats ir jauda, ​​ar kādu tiek veikts viens džouls darba vienā sekundē.

Spēka bloks ir nosaukts angļu zinātnieka, tvaika dzinēja izgudrotāja Džeimsa Vata vārdā.

6. att. Džeimss Vats (1736–1819)

Apvienosim darba aprēķināšanas formulu ar jaudas aprēķināšanas formulu.

Tagad atcerēsimies, ka ķermeņa noietā ceļa attiecība ir S, līdz pārvietošanās brīdim t atspoguļo ķermeņa kustības ātrumu v.

Tādējādi jauda ir vienāda ar spēka skaitliskās vērtības un ķermeņa ātruma spēka virzienā reizinājumu.

Šo formulu ir ērti izmantot, risinot problēmas, kurās spēks iedarbojas uz ķermeni, kas pārvietojas ar zināmu ātrumu.

Atsauces

1. Lukašiks V.I., Ivanova E.V. Fizikas uzdevumu krājums vispārējās izglītības iestāžu 7.-9.klasei. - 17. izd. - M.: Izglītība, 2004.
2. Peryshkin A.V. Fizika. 7. klase - 14. izd., stereotips. - M.: Bustards, 2010.
3. Peryshkin A.V. Fizikas uzdevumu krājums, 7.-9.klase: 5.izd., stereotips. - M: Izdevniecība “Exam”, 2010.

1. Interneta portāls Physics.ru ().
2. Interneta portāls Festival.1september.ru ().
3. Interneta portāls Fizportal.ru ().
4. Interneta portāls Elkin52.narod.ru ().

Mājas darbs

1. Kādos gadījumos darbs ir vienāds ar nulli?
2. Kā tiek veikts darbs pa ceļu, kas virzīts spēka virzienā? Vai pretējā virzienā?
3. Cik daudz darba veic berzes spēks, kas iedarbojas uz ķieģeli, kad tas pārvietojas 0,4 m? Berzes spēks ir 5 N.

Gandrīz visi bez vilcināšanās atbildēs: otrajā. Un viņi kļūdīsies. Ir otrādi. Fizikā ir aprakstīts mehāniskais darbs ar šādām definīcijām: Mehāniskais darbs tiek veikts, kad spēks iedarbojas uz ķermeni un tas kustas. Mehāniskais darbs ir tieši proporcionāls pieliktajam spēkam un nobrauktajam attālumam.

Mehāniskā darba formula

Mehānisko darbu nosaka pēc formulas:

kur A ir darbs, F ir spēks, s ir nobrauktais attālums.

POTENCIĀLS(potenciālā funkcija), jēdziens, kas raksturo plašu fizisko spēka lauku (elektrisko, gravitācijas u.c.) klasi un laukus kopumā. fizikālie lielumi, ko attēlo vektori (šķidruma ātruma lauks utt.). Vispārīgā gadījumā vektora lauka potenciāls a( x,y,z) ir tāda skalāra funkcija u(x,y,z), ka a=grad

35.Vadītāji elektriskajā laukā. Elektriskā jauda.Vadītāji elektriskajā laukā. Vadītāji ir vielas, ko raksturo liels skaits brīvu lādiņnesēju, kas var pārvietoties elektriskā lauka ietekmē. Vadītāji ietver metālus, elektrolītus un oglekli. Metālos brīvo lādiņu nesēji ir atomu ārējo apvalku elektroni, kuri, atomiem mijiedarbojoties, pilnībā zaudē savienojumus ar “saviem” atomiem un kļūst par visa vadītāja īpašumu kopumā. Brīvie elektroni piedalās termiskajā kustībā kā gāzes molekulas un var pārvietoties pa metālu jebkurā virzienā. Elektriskā jauda- vadītāja raksturojums, tā spējas uzkrāt elektrisko lādiņu mērs. Elektrisko ķēžu teorijā kapacitāti sauc savstarpējā kapacitāte starp diviem vadītājiem; elektriskās ķēdes kapacitatīvā elementa parametrs, kas parādīts divu terminālu tīkla veidā. Šo jaudu definē kā daudzuma attiecību elektriskais lādiņš uz potenciālo starpību starp šiem vadītājiem

36. Paralēlās plates kondensatora kapacitāte.

Paralēlā plākšņu kondensatora kapacitāte.

Tas. Plakanā kondensatora kapacitāte ir atkarīga tikai no tā izmēra, formas un dielektriskās konstantes. Lai izveidotu lieljaudas kondensatoru, ir jāpalielina plākšņu laukums un jāsamazina dielektriskā slāņa biezums.

37. Strāvu magnētiskā mijiedarbība vakuumā. Ampera likums.Ampera likums. 1820. gadā Ampere (franču zinātnieks (1775-1836)) eksperimentāli izveidoja likumu, pēc kura var aprēķināt spēks, kas iedarbojas uz vadītāja elementu garumā, kas nes strāvu.

kur ir magnētiskās indukcijas vektors, ir strāvas virzienā novilkta vadītāja garuma elementa vektors.

Spēka modulis , kur ir leņķis starp strāvas virzienu vadītājā un magnētiskā lauka indukcijas virzienu. Taisnam vadītājam ar garumu, kas nes strāvu vienmērīgā laukā

Darbības spēka virzienu var noteikt, izmantojot kreisās rokas noteikumi:

Ja kreisās rokas plauksta ir novietota tā, lai normālā (uz pašreizējo) komponentu magnētiskais lauks iekļuva plaukstā, un četri izstieptie pirksti ir vērsti pa strāvu, tad īkšķis norādīs virzienu, kurā darbojas ampēra spēks.

38. Magnētiskā lauka stiprums. Biota-Savarta-Laplasa likumsMagnētiskā lauka stiprums(standarta apzīmējums N ) - vektors fiziskais daudzums, vienāds ar vektora starpību magnētiskā indukcija B Un magnetizācijas vektors Dž .

IN Starptautiskā mērvienību sistēma (SI): kur- magnētiskā konstante.

BSL likums. Likums, kas nosaka atsevišķa strāvas elementa magnētisko lauku

39. Bio-Savart-Laplace likuma pielietojumi. Līdzstrāvas laukam

Apļveida pagriezienam.

Un solenoīdam

40. Magnētiskā lauka indukcija Magnētisko lauku raksturo vektora lielums, ko sauc par magnētiskā lauka indukciju (vektora lielumu, kas ir spēks, kas raksturīgs magnētiskajam laukam noteiktā telpas punktā). MI. (B) tas nav spēks, kas iedarbojas uz vadītājiem, tas ir lielums, kas tiek noteikts caur šo spēku, izmantojot šādu formulu: B=F / (I*l) (Verbāli: MI vektora modulis. (B) ir vienāds ar spēka moduļa F attiecību, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz strāvu nesošu vadītāju, kas atrodas perpendikulāri magnētiskajām līnijām, pret strāvas stiprumu vadītājā I un vadītāja garumu l. Magnētiskā indukcija ir atkarīga tikai no magnētiskā lauka. Šajā sakarā indukciju var uzskatīt par magnētiskā lauka kvantitatīvo raksturlielumu. Tas nosaka, ar kādu spēku (Lorenca spēks) magnētiskais lauks iedarbojas uz lādiņu, kas kustas ar ātrumu. MI mēra teslās (1 tesla). Šajā gadījumā 1 T=1 N/(A*m). MI ir virziens. Grafiski to var ieskicēt līniju veidā. Vienmērīgā magnētiskajā laukā MI līnijas ir paralēlas, un MI vektors visos punktos tiks virzīts vienādi. Nevienmērīga magnētiskā lauka gadījumā, piemēram, laukā ap strāvu nesošo vadītāju, magnētiskās indukcijas vektors mainīsies katrā telpas punktā ap vadītāju, un šī vektora pieskares radīs koncentriskus apļus ap vadītāju. .

41. Daļiņu kustība magnētiskajā laukā. Lorenca spēks. a) - Ja daļiņa lido vienāda magnētiskā lauka apgabalā un vektors V ir perpendikulārs vektoram B, tad tā pārvietojas pa apli ar rādiusu R=mV/qB, jo Lorenca spēks Fl=mV^2 /R spēlē centripetāla spēka lomu. Apgriezienu periods ir vienāds ar T=2piR/V=2pim/qB un tas nav atkarīgs no daļiņu ātruma (tas attiecas tikai uz V<<скорости света) - Если угол между векторами V и B не равен 0 и 90 градусов, то частица в однородном магнитном поле движется по винтовой линии. - Если вектор V параллелен B, то частица движется по прямой линии (Fл=0). б) Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца.

Magnētisko spēku nosaka sakarība: Fl = q·V·B·sina (q ir kustīgā lādiņa lielums; V ir tā ātruma modulis; B ir magnētiskā lauka indukcijas vektora modulis; alfa ir leņķis starp vektoru V un vektoru B) Lorenca spēks ir perpendikulārs ātrumam un tāpēc nedarbojas, nemaina lādiņa ātruma moduli un tā kinētisko enerģiju. Bet ātruma virziens nepārtraukti mainās. Lorenca spēks ir perpendikulārs vektoriem B un v, un tā virzienu nosaka, izmantojot to pašu kreisās puses likumu kā ampēra spēka virzienu: ja kreisā roka ir novietota tā, lai magnētiskās indukcijas B komponents būtu perpendikulārs lādiņa ātrumu, iekļūst plaukstā, un četri pirksti ir vērsti pa pozitīvā lādiņa kustību (pret negatīvā kustību), tad par 90 grādiem saliektais īkšķis parādīs Lorenca spēka F l virzienu, kas iedarbojas uz lādiņš.

Lai varētu raksturot kustības enerģētiskos raksturlielumus, tika ieviests mehāniskā darba jēdziens. Un raksts ir veltīts tam dažādās izpausmēs. Tēma ir gan viegla, gan diezgan grūti saprotama. Autore patiesi centās to padarīt saprotamāku un saprotamāku, un atliek tikai cerēt, ka mērķis ir sasniegts.

Kā sauc mehānisko darbu?

Kā to sauc? Ja uz ķermeni iedarbojas kāds spēks un tā darbības rezultātā ķermenis kustas, tad to sauc par mehānisko darbu. Pieejot no zinātniskās filozofijas viedokļa, šeit var izcelt vairākus papildu aspektus, bet rakstā tiks apskatīta tēma no fizikas viedokļa. Mehāniskais darbs nav grūts, ja rūpīgi pārdomā šeit rakstītos vārdus. Bet vārdu “mehāniskais” parasti neraksta, un viss tiek saīsināts līdz vārdam “darbs”. Bet ne katrs darbs ir mehānisks. Šeit sēž vīrietis un domā. Vai tas darbojas? Garīgi jā! Bet vai tas ir mehānisks darbs? Nē. Ko darīt, ja cilvēks staigā? Ja ķermenis pārvietojas spēka ietekmē, tas ir mehānisks darbs. Tas ir vienkārši. Citiem vārdiem sakot, spēks, kas iedarbojas uz ķermeni, veic (mehānisko) darbu. Un vēl viena lieta: tas ir darbs, kas var raksturot noteikta spēka darbības rezultātu. Tātad, ja cilvēks iet, tad noteikti spēki (berze, gravitācija u.c.) veic mehānisku darbu uz cilvēku, un to darbības rezultātā cilvēks maina savu atrašanās vietas punktu, citiem vārdiem sakot, kustas.

Darbs kā fizisks lielums ir vienāds ar spēku, kas iedarbojas uz ķermeni, reizināts ar ceļu, ko ķermenis veicis šī spēka ietekmē un tā norādītajā virzienā. Var teikt, ka mehāniskais darbs tika veikts, ja vienlaikus bija izpildīti 2 nosacījumi: spēks iedarbojās uz ķermeni, un tas virzījās savas darbības virzienā. Bet tas nenotika vai nenotiek, ja spēks darbojās un ķermenis nemainīja savu atrašanās vietu koordinātu sistēmā. Šeit ir nelieli piemēri, kad netiek veikts mehāniskais darbs:

1. Tātad cilvēks var balstīties uz milzīgu laukakmeni, lai to pārvietotu, bet spēka nepietiek. Spēks iedarbojas uz akmeni, bet tas nekustas, un darbs nenotiek.
2. Ķermenis pārvietojas koordinātu sistēmā, un spēks ir vienāds ar nulli vai arī tie visi ir kompensēti. To var novērot, pārvietojoties pēc inerces.
3. Kad ķermeņa kustības virziens ir perpendikulārs spēka darbībai. Kad vilciens pārvietojas pa horizontālu līniju, gravitācija nedara savu darbu.

Atkarībā no noteiktiem apstākļiem mehāniskais darbs var būt negatīvs un pozitīvs. Tātad, ja gan spēku, gan ķermeņa kustību virzieni ir vienādi, tad notiek pozitīvs darbs. Pozitīva darba piemērs ir gravitācijas ietekme uz krītošu ūdens pilienu. Bet, ja kustības spēks un virziens ir pretējs, tad notiek negatīvs mehāniskais darbs. Šādas iespējas piemērs ir balons, kas paceļas uz augšu, un gravitācijas spēks, kas veic negatīvu darbu. Ja ķermenis ir pakļauts vairāku spēku ietekmei, šādu darbu sauc par “rezultējošu spēka darbu”.

Praktiskā pielietojuma iezīmes (kinētiskā enerģija)

Pāriesim no teorijas uz praktisko daļu. Atsevišķi jārunā par mehānisko darbu un tā izmantošanu fizikā. Kā daudzi droši vien atceras, visa ķermeņa enerģija ir sadalīta kinētiskajā un potenciālajā. Kad objekts atrodas līdzsvarā un nekur nepārvietojas, tā potenciālā enerģija ir vienāda ar kopējo enerģiju un tā kinētiskā enerģija ir vienāda ar nulli. Kad sākas kustība, potenciālā enerģija sāk samazināties, kinētiskā enerģija sāk pieaugt, bet kopumā tās ir vienādas ar objekta kopējo enerģiju. Materiālajam punktam kinētiskā enerģija tiek definēta kā tāda spēka darbs, kas paātrina punktu no nulles līdz vērtībai H, un formulas formā ķermeņa kinētika ir vienāda ar ½*M*N, kur M ir masa. Lai noskaidrotu objekta kinētisko enerģiju, kas sastāv no daudzām daļiņām, jāatrod visu daļiņu kinētiskās enerģijas summa, un tā būs ķermeņa kinētiskā enerģija.

Praktiskā pielietojuma iezīmes (potenciālā enerģija)

Gadījumā, ja visi spēki, kas iedarbojas uz ķermeni, ir konservatīvi un potenciālā enerģija ir vienāda ar kopējo, tad darbs netiek veikts. Šis postulāts ir pazīstams kā mehāniskās enerģijas nezūdamības likums. Mehāniskā enerģija slēgtā sistēmā ir nemainīga laika intervālā. Saglabāšanas likumu plaši izmanto klasiskās mehānikas problēmu risināšanai.

Praktiskā pielietojuma iezīmes (termodinamika)

Termodinamikā darbu, ko gāze veic izplešanās laikā, aprēķina ar integrāli, kas reizināts ar spiedienu un tilpumu. Šī pieeja ir piemērojama ne tikai gadījumos, kad ir precīza tilpuma funkcija, bet arī visiem procesiem, kurus var attēlot spiediena/tilpuma plaknē. Tas arī pielieto zināšanas par mehānisko darbu ne tikai gāzēm, bet arī visam, kas var radīt spiedienu.

Praktiskā pielietojuma iezīmes praksē (teorētiskā mehānika)

Teorētiskajā mehānikā visas iepriekš aprakstītās īpašības un formulas tiek aplūkotas sīkāk, jo īpaši projekcijas. Tas arī sniedz definīciju dažādām mehāniskā darba formulām (Rimmera integrāļa definīcijas piemērs): robežu, līdz kurai tiecas visu elementārā darba spēku summa, kad starpsienas smalkums tiecas uz nulli, sauc par spēka darbs gar līkni. Droši vien grūti? Bet nekas, ar teorētisko mehāniku viss kārtībā. Jā, viss mehāniskais darbs, fizika un citas grūtības ir beigušās. Tālāk būs tikai piemēri un secinājums.

Mehāniskā darba mērvienības

SI darba mērīšanai izmanto džoulus, savukārt GHS izmanto ergs:

1. 1 J = 1 kg m²/s² = 1 N m
2. 1 erg = 1 g cm²/s² = 1 dyne cm
3. 1 erg = 10–7 J

Mehānisko darbu piemēri

Lai beidzot saprastu tādu jēdzienu kā mehāniskais darbs, jums vajadzētu izpētīt vairākus atsevišķus piemērus, kas ļaus jums to aplūkot no daudzām, bet ne visām pusēm:

1. Kad cilvēks paceļ akmeni ar rokām, ar roku muskuļu spēka palīdzību notiek mehānisks darbs;
2. Vilcienam braucot pa sliedēm, to velk traktora vilces spēks (elektriskā lokomotīve, dīzeļlokomotīve utt.);
3. Ja paņem ieroci un šauj no tā, tad, pateicoties pulvera gāzu radītajam spiediena spēkam, darbs tiks paveikts: lode tiek pārvietota pa pistoles stobru vienlaikus ar pašas lodes ātruma palielināšanos;
4. Mehāniskais darbs pastāv arī tad, kad berzes spēks iedarbojas uz ķermeni, liekot tam samazināt kustības ātrumu;
5. Iepriekš minētais piemērs ar bumbiņām, kad tās paceļas pretējā virzienā attiecībā pret gravitācijas virzienu, ir arī mehāniskā darba piemērs, taču papildus gravitācijai darbojas arī Arhimēda spēks, kad viss, kas ir vieglāks par gaisu, paceļas augšā.

Kas ir spēks?

Nobeigumā es gribētu pieskarties jautājumam par varu. Darbu, ko spēks veic vienā laika vienībā, sauc par jaudu. Faktiski jauda ir fizisks lielums, kas atspoguļo darba attiecību pret noteiktu laika periodu, kurā šis darbs tika veikts: M=P/B, kur M ir jauda, ​​P ir darbs, B ir laiks. SI jaudas mērvienība ir 1 W. Vats ir vienāds ar jaudu, kas vienā sekundē veic vienu džoulu: 1 W=1J\1s.