Fizika formule rada sile. Definicija mehaničkog rada

Koeficijent korisna akcija pokazuje stav koristan rad, koji se izvodi mehanizmom ili uređajem, do potrošenog. Često je utrošeni rad količina energije koju uređaj troši da obavi posao.

Trebaće ti

1. - automobilski;
2. - termometar;
3. - kalkulator.

Instrukcije

1. Da bi se izračunao koeficijent korisno akcije(efikasnost) podijelite korisni rad Ap sa utrošenim radom Az, a rezultat pomnožite sa 100% (efikasnost = Ap/Az∙100%). Dobićete rezultat u procentima.
2. Kada se izračunava efikasnost toplotnog motora, smatrajte korisnim radom mehanički rad koji vrši mehanizam. Za utrošeni rad uzmite količinu topline koju oslobađa sagorjelo gorivo, koje je izvor energije za motor.
3. Primjer. Prosječna vučna sila motora automobila je 882 N. On troši 7 kg benzina na 100 km putovanja. Odredite efikasnost njegovog motora. Prvo pronađite nagrađivan posao. Jednaka je proizvodu sile F i udaljenosti S koju tijelo pređe pod njegovim utjecajem An=F∙S. Odredite količinu toplote koja će se osloboditi pri sagorevanju 7 kg benzina, to će biti utrošeni rad Az=Q=q∙m, gde je q – specifična toplota sagorevanja goriva, za benzin je jednako 42∙10^6 J/kg, a m je masa ovog goriva. Efikasnost motora će biti jednaka efikasnosti=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30%.
4. Uopšteno govoreći, da bi se pronašla efikasnost, svaki toplotni motor (motor sa unutrašnjim sagorevanjem, parna mašina, turbina, itd.), gde rad obavlja gas, ima koeficijent korisno akcije jednaka razlici topline koju odaje grijač Q1 i koju primi hladnjak Q2, pronađite razliku između topline grijača i hladnjaka i podijelite s toplinom efikasnosti grijača = (Q1-Q2)/Q1 . Ovdje se efikasnost mjeri u višestrukim jedinicama od 0 do 1; da biste rezultat pretvorili u procente, pomnožite ga sa 100.
5. Da biste dobili efikasnost idealnog toplotnog motora (Carnot mašina), pronađite omjer temperaturne razlike između grijača T1 i hladnjaka T2 i efikasnosti temperature grijača = (T1-T2)/T1. Ovo je maksimalna moguća efikasnost za određeni tip toplotnog motora sa datim temperaturama grejača i frižidera.
6. Za električni motor, pronađite utrošeni rad kao proizvod snage i vremena potrebnog za njegovo dovršenje. Na primjer, ako elektromotor dizalice snage 3,2 kW podigne teret težine 800 kg na visinu od 3,6 m za 10 s, tada je njegova efikasnost jednaka omjeru korisnog rada Ap=m∙g∙h, gdje je m je masa tereta, g≈10 m/s² ubrzanje slobodnog pada, h – visina na koju je teret podignut, i utrošeni rad Az=P∙t, gdje je P – snaga motora, t – vrijeme njegovog rada . Dobijte formulu za određivanje efikasnosti=Ap/Az∙100%=(m∙g∙h)/(P∙t) ∙100%=%=(800∙10∙3.6)/(3200∙10) ∙100% =90%.

Koja je formula korisnog rada?

Koristeći ovaj ili onaj mehanizam, obavljamo posao koji uvijek premašuje ono što je potrebno za postizanje cilja. U skladu s tim, razlikuje se kompletno ili utrošeno djelo Az i korisno djelo Ap. Ako je, na primjer, naš cilj da podignemo teret mase m na visinu H, onda je koristan rad onaj koji je rezultat samo savladavanja sile gravitacije koja djeluje na teret. Kod ravnomjernog podizanja tereta, kada je sila koju primjenjujemo jednaka sili gravitacije tereta, ovaj rad se može naći na sljedeći način:
Ap =FH= mgH
Korisni rad je uvijek samo mali dio ukupnog posla koji osoba obavlja koristeći mašinu.

Fizička veličina koja pokazuje koliki je udio korisnog rada u ukupno utrošenom radu naziva se efikasnost mehanizma.

Šta je formula za definiciju rada u fizici. NN

Pomozite mi da dešifrujem formulu fizike

Efikasnost toplotnih motora.fizika (formule, definicije, primeri) napišite! fizike (formule, definicije, primjeri) piši!

Znate li šta je posao? Bez ikakve sumnje. Svako zna šta je rad, pod uslovom da je rođen i živi na planeti Zemlji. Šta je mehanički rad?

Ovaj koncept je također poznat većini ljudi na planeti, iako neki pojedinci imaju prilično nejasno razumijevanje ovog procesa. Ali sada ne govorimo o njima. Još manje ljudi ima pojma šta je to mehanički rad sa stanovišta fizike. U fizici, mehanički rad nije ljudski rad za hranu, to je fizička veličina koja može biti potpuno nepovezana ni s osobom ni s bilo kojim drugim živim bićem. Kako to? Hajde da to sada shvatimo.

Mehanički rad u fizici

Navedimo dva primjera. U prvom primjeru, vode rijeke, suočene s ponorom, bučno padaju u obliku vodopada. Drugi primjer je muškarac koji u raširenim rukama drži težak predmet, na primjer, drži polomljeni krov nad trijemom seoske kuće od pada, dok njegova žena i djeca grčevito traže nešto čime bi ga mogli poduprijeti. Kada se izvodi mehanički rad?

Definicija mehaničkog rada

Gotovo svi će bez oklijevanja odgovoriti: u drugom. I oni će pogriješiti. Istina je upravo suprotno. U fizici se opisuje mehanički rad sa sljedećim definicijama: Mehanički rad se izvodi kada na tijelo djeluje sila i ono se kreće. Mehanički rad je direktno proporcionalan primijenjenoj sili i prijeđenoj udaljenosti.

Formula mehaničkog rada

Mehanički rad se određuje formulom:

gdje je A rad,
F - snaga,
s je prijeđena udaljenost.

Dakle, uprkos svom herojstvu umornog držača krova, posao koji je uradio je nula, ali voda, koja pada pod uticajem gravitacije sa visoke litice, obavlja najviše mehaničkog posla. Odnosno, ako neuspješno gurnemo teški ormarić, onda će rad koji smo obavili sa stanovišta fizike biti jednak nuli, uprkos činjenici da primjenjujemo veliku silu. Ali ako pomaknemo kabinet na određeno rastojanje, tada ćemo obaviti rad jednak proizvodu primijenjene sile i udaljenosti preko koje smo pomjerili tijelo.

Jedinica rada je 1 J. To je rad koji izvrši sila od 1 njutna da pomjeri tijelo na udaljenosti od 1 m. Ako se smjer primijenjene sile poklapa sa smjerom kretanja tijela, tada data moć obavezuje pozitivan rad. Primjer je kada guramo tijelo i ono se kreće. A u slučaju kada se sila primjenjuje u smjeru suprotnom kretanju tijela, na primjer, sila trenja, tada ova sila radi negativan rad. Ako primijenjena sila ni na koji način ne utječe na kretanje tijela, tada je sila koju izvodi ovaj rad jednaka nuli.

Efikasnost pokazuje omjer korisnog rada koji je izvršio mehanizam ili uređaj prema utrošenom radu. Često je utrošeni rad količina energije koju uređaj troši da obavi posao.

Trebaće ti

1. - automobilski;
2. - termometar;
3. - kalkulator.

Instrukcije

1. Da bi se izračunao koeficijent korisno akcije(efikasnost) podijelite korisni rad Ap sa utrošenim radom Az, a rezultat pomnožite sa 100% (efikasnost = Ap/Az∙100%). Dobićete rezultat u procentima.
2. Kada se izračunava efikasnost toplotnog motora, smatrajte korisnim radom mehanički rad koji vrši mehanizam. Za utrošeni rad uzmite količinu topline koju oslobađa sagorjelo gorivo, koje je izvor energije za motor.
3. Primjer. Prosječna vučna sila motora automobila je 882 N. On troši 7 kg benzina na 100 km putovanja. Odredite efikasnost njegovog motora. Prvo pronađite nagrađivan posao. Jednaka je proizvodu sile F i udaljenosti S koju tijelo pređe pod njegovim utjecajem An=F∙S. Odredite količinu toplote koja će se osloboditi sagorevanjem 7 kg benzina, to će biti utrošeni rad Az = Q = q∙m, gde je q specifična toplota sagorevanja goriva, za benzin je jednaka 42∙ 10^6 J/kg, a m je masa ovog goriva. Efikasnost motora će biti jednaka efikasnosti=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30%.
4. Uopšteno govoreći, da bi se pronašla efikasnost, svaki toplotni motor (motor sa unutrašnjim sagorevanjem, parna mašina, turbina, itd.), gde rad obavlja gas, ima koeficijent korisno akcije jednaka razlici topline koju odaje grijač Q1 i koju primi hladnjak Q2, pronađite razliku između topline grijača i hladnjaka i podijelite s toplinom efikasnosti grijača = (Q1-Q2)/Q1 . Ovdje se efikasnost mjeri u višestrukim jedinicama od 0 do 1; da biste rezultat pretvorili u procente, pomnožite ga sa 100.
5. Da biste dobili efikasnost idealnog toplotnog motora (Carnot mašina), pronađite omjer temperaturne razlike između grijača T1 i hladnjaka T2 i efikasnosti temperature grijača = (T1-T2)/T1. Ovo je maksimalna moguća efikasnost za određeni tip toplotnog motora sa datim temperaturama grejača i frižidera.
6. Za električni motor, pronađite utrošeni rad kao proizvod snage i vremena potrebnog za njegovo dovršenje. Na primjer, ako elektromotor dizalice snage 3,2 kW podigne teret težine 800 kg na visinu od 3,6 m za 10 s, tada je njegova efikasnost jednaka omjeru korisnog rada Ap=m∙g∙h, gdje je m je masa tereta, g≈10 m/s² ubrzanje slobodnog pada, h – visina na koju je teret podignut, i utrošeni rad Az=P∙t, gdje je P – snaga motora, t – vrijeme njegovog rada . Dobijte formulu za određivanje efikasnosti=Ap/Az∙100%=(m∙g∙h)/(P∙t) ∙100%=%=(800∙10∙3.6)/(3200∙10) ∙100% =90%.

Koja je formula korisnog rada?

Koristeći ovaj ili onaj mehanizam, obavljamo posao koji uvijek premašuje ono što je potrebno za postizanje cilja. U skladu s tim, razlikuje se kompletno ili utrošeno djelo Az i korisno djelo Ap. Ako je, na primjer, naš cilj da podignemo teret mase m na visinu H, onda je koristan rad onaj koji je rezultat samo savladavanja sile gravitacije koja djeluje na teret. Kod ravnomjernog podizanja tereta, kada je sila koju primjenjujemo jednaka sili gravitacije tereta, ovaj rad se može naći na sljedeći način:
Ap =FH= mgH

Šta je formula za definiciju rada u fizici. NN

Viktor Černobrovin

U fizici, "mehanički rad" je rad neke sile (gravitacije, elastičnosti, trenja, itd.) na tijelo, uslijed čega se tijelo kreće. Ponekad možete naići na izraz „telo je izvršilo rad“, što u principu znači „sila koja deluje na telo je izvršila rad“.

Evgeny Makarov

Rad je fizička veličina, brojčano jednaka umnošku sile i pomaka u smjeru djelovanja te sile i uzrokovana njome.
Prema tome, formula A = F*s. Ako se kretanje u smjeru ne poklapa sa smjerom sile, tada se pojavljuje kosinus kuta.

Aysha Allakulova

roman o vrapcima

Rad je proces koji zahtijeva primjenu mentalnih ili fizički naporčiji je cilj postizanje određenog rezultata. Rad, po pravilu, određuje društveni status osoba. I to je, zapravo, glavni motor napretka u društvu. Rad je, kao pojava, svojstven samo živim organizmima i, prije svega, ljudima.

Mehaničar

Mehanički rad je fizička veličina koja je skalarna kvantitativna mjera djelovanja sile ili sila na tijelo ili sistem, ovisno o brojčanoj vrijednosti, smjeru sile (sile) i kretanju tačke (tačke), tijelo ili sistem.

Pomozite mi da shvatim formulu!!

Syoma

u svakom konkretan slučaj smatramo različitu korisnu energiju, ali obično je to rad ili toplina koja nas zanima (na primjer, rad plina na pokretanju klipa), a potrošena energija je energija koju smo se odrekli da bi sve naše funkcioniralo (npr. na primjer, energija koja se oslobađa pri sagorijevanju drva ispod cilindra s klipom koji sadrži plin, koji je, šireći se, obavljao posao koji smo smatrali korisnim)
pa mora nekako ovako

Uzmimo za primjer parnu lokomotivu.
Da bi parna lokomotiva prešla x km, potrebno je potrošiti y tona uglja. Prilikom sagorijevanja uglja oslobađa se samo Q1 topline, ali se ne pretvara sva toplina u koristan rad (prema zakonima termodinamike, to je nemoguće). Koristan rad u u ovom slučaju- kretanje lokomotive.
Neka sila otpora F djeluje na parnu lokomotivu dok se kreće (nastaje zbog trenja u mehanizmima i drugih faktora).
Dakle, prešavši x km, lokomotiva će obaviti posao Q2 = x*F
dakle,
Q1 - potrošena energija
Q2 - koristan rad

DeltaQ = (Q1 - Q2) - energija koja se troši na savladavanje trenja, zagrijavanje okolnog zraka itd.

Tehnička podrška

Efikasnost je koristan RAD u odnosu na utrošeni rad.
Na primjer, efikasnost = 60%, 60 džula od sagorijevanja tvari koristi se za grijanje. To je rad koji se nagrađuje.
Zanima nas utrošena energija, odnosno koliko je topline oslobođeno ako se na grijanje potroši 60 J.
Hajde da to zapišemo.

Efikasnost=Apol/Azatr
0,6=60/Azatr
Azatr=60/0.6=100J

Kao što vidimo, ako supstanca gori takvom efikasnošću i pri sagorevanju se oslobodi 100 J (utrošenog rada), tada je za grejanje utrošeno samo 60 %, odnosno 60 J (korisni rad). Ostatak topline se raspršio.

Prokhorov Anton

Mora se shvatiti u bukvalnom smislu: Ako govorimo o toplotnoj energiji, onda smatramo potrošenu energiju koju daje gorivo, a korisnom smatramo energiju koju smo mogli iskoristiti za postizanje našeg cilja, na primjer, koju energiju dobio lonac vode.
Korisna energija je uvijek manje nego utrošena!

Futynehf

Efikasnost se izražava u procentima, koji karakteriše procenat koji je otišao na koristan rad od svega utrošenog. Jednostavno rečeno, potrošena energija je korisna energija + energija gubitka toplote u sistemu (ako govorimo o toploti itd.) trenjem. toplo sa izduvnih gasova ako mislite na auto

Formula efikasnosti? Da li je posao koristan i potpun?

Orbitalna konstelacija

Efikasnost
Efikasnost
(efikasnost), karakteristika efikasnosti sistema (uređaja, mašine) u odnosu na konverziju ili prenos energije; određuje se odnosom korisno iskorišćene energije prema ukupnoj količini energije koju sistem primi; obično se označava h = Wfull/Wcymar.
Kod elektromotora efikasnost je omjer završenog (korisnog) mehanički rad na električnu energiju primljenu iz izvora; u toplinskim motorima - omjer korisnog mehaničkog rada i količine utrošene topline; u električnim transformatorima, omjer elektromagnetne energije primljene u sekundarnom namotu i energije koju troši primarni namotaj. Za izračunavanje efikasnosti različite vrste energija i mehanički rad izraženi su u istim jedinicama na osnovu mehaničkog ekvivalenta toplote i drugih sličnih odnosa. Zbog svoje generalnosti, koncept efikasnosti nam omogućava da uporedimo i procenimo takve razni sistemi, kao što su nuklearni reaktori, električni generatori i motori, termoelektrane, poluvodički uređaji, biološki objekti itd.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Work_of_force
Korisno opterećenje je izraz koji se koristi u mnogim oblastima nauke i tehnologije.
Parametar “efikasnosti” se često uvodi kao odnos “težine” korisnog opterećenja prema ukupnoj “težini” sistema. U ovom slučaju, “težina” se može mjeriti i u kilogramima/tonama, i bitovima (pri prijenosu paketa preko mreže), ili minutama/satima (prilikom izračunavanja efikasnosti procesorskog vremena), ili u drugim jedinicama.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Payload

Šta je koristan, a šta uzaludan rad?

Vladimir Popov

Koristeći ovaj ili onaj mehanizam, obavljamo posao koji uvijek premašuje ono što je potrebno za postizanje cilja. U skladu s tim, razlikuje se kompletno ili utrošeno djelo Az i korisno djelo Ap. Ako je, na primjer, naš cilj da podignemo teret mase w na visinu H, onda je koristan rad onaj koji je rezultat samo savladavanja sile gravitacije koja djeluje na teret. Kod ravnomjernog podizanja tereta, kada je sila koju primjenjujemo jednaka sili gravitacije tereta, ovaj rad se može naći na sljedeći način:

Ako koristimo blok ili neki drugi mehanizam za podizanje tereta, tada, osim težine tereta, moramo savladati i gravitaciju dijelova mehanizma, kao i silu trenja koja djeluje u mehanizmu. Na primjer, korištenjem pokretnog bloka bit ćemo primorani raditi dodatni rad na podizanju samog bloka pomoću sajle i savladavanju sile trenja u osi bloka. Osim toga, dok pobjeđujemo u snazi, uvijek gubimo usput (o tome će biti više riječi u nastavku), što također utiče na rad. Sve to dovodi do činjenice da se rad koji smo utrošili pokazao korisnijim:
Az > Ap.
Korisni rad je uvijek samo mali dio ukupnog posla koji osoba obavlja koristeći mašinu.
Fizička veličina koja pokazuje koliki je udio korisnog rada u ukupno utrošenom radu naziva se efikasnost mehanizma.

Divno

Efikasnost (faktor efikasnosti) pokazuje koliki je udio ukupnog utrošenog rada koristan rad.
Da biste pronašli efikasnost, morate pronaći omjer korisnog rada i utrošenog:

Konj vuče kolica nekom silom, označimo to F vuča. Djed, sjedeći na kolicima, pritiska na njih s nekom snagom. Označimo ga F pritisak Kolica se kreću u pravcu sile vuče konja (desno), ali u pravcu sile pritiska dede (nadole) kola se ne pomeraju. Zato u fizici tako kažu F trakcija radi na kolicima, i F pritisak ne radi na kolicima.

dakle, rad sile na tijelu ili mehanički rad– fizička veličina čiji je modul jednak umnošku sile i putanje koju tijelo pređe duž smjera djelovanja te sile s:

U čast engleskog naučnika D. Joulea nazvana je jedinica mehaničkog rada 1 džul(prema formuli, 1 J = 1 N m).

Ako na dotično tijelo djeluje određena sila, onda na njega djeluje neko tijelo. Zbog toga rad sile na tijelu i rad tijela na tijelu su potpuni sinonimi. Međutim, rad prvog tijela na drugom i rad drugog tijela na prvom su parcijalni sinonimi, jer su moduli ovih djela uvijek jednaki, a njihovi predznaci uvijek suprotni. Zbog toga u formuli postoji znak “±”. Razgovarajmo detaljnije o znakovima rada.

Numeričke vrijednosti sile i putanje su uvijek nenegativne veličine. Nasuprot tome, mehanički rad može imati i pozitivne i negativni znaci. Ako se smjer sile poklapa sa smjerom kretanja tijela, onda rad koji je izvršila sila smatra se pozitivnim. Ako je smjer sile suprotan smjeru kretanja tijela, rad koji je izvršila sila smatra se negativnim(uzimamo “–” iz formule “±”). Ako je smjer kretanja tijela okomit na smjer sile, onda takva sila ne radi nikakav rad, odnosno A = 0.

Razmotrite tri ilustracije tri aspekta mehaničkog rada.

Rad na silu može izgledati drugačije iz perspektive različitih posmatrača. Razmotrimo primjer: djevojka se vozi u liftu. Da li obavlja mehanički rad? Djevojka može raditi samo na onim tijelima na koja se djeluje silom. Postoji samo jedno takvo tijelo - kabina lifta, jer djevojka svojom težinom pritiska na pod. Sada treba da saznamo da li kabina ide određenim putem. Razmotrimo dvije opcije: sa stacionarnim i pokretnim posmatračem.

Neka dječak posmatrač prvo sjedne na zemlju. U odnosu na njega, kabina lifta se kreće prema gore i prelazi određenu udaljenost. Težina djevojke usmjerena je u suprotnom smjeru - dolje, stoga djevojka obavlja negativan mehanički rad na kabini: A dev< 0. Вообразим, что мальчик-наблюдатель пересел внутрь кабины движущегося лифта. Как и ранее, вес девочки действует на пол кабины. Но теперь по отношению к такому наблюдателю кабина лифта не движется. Поэтому с точки зрения наблюдателя в кабине лифта девочка не совершает механическую работу: A dev = 0.

Mehanički rad. Jedinice rada.

U svakodnevnom životu sve shvatamo pod pojmom „rad“.

U fizici, koncept Posao donekle drugačije. To je određena fizička veličina, što znači da se može izmjeriti. U fizici se prvenstveno proučava mehanički rad .

Pogledajmo primjere mehaničkog rada.

Voz se kreće pod vučnom silom električne lokomotive, a izvodi se mehanički rad. Kada se puca iz pištolja, sila pritiska barutnih plinova radi - pomiče metak duž cijevi, a brzina metka se povećava.

Iz ovih primjera je jasno da se mehanički rad vrši kada se tijelo kreće pod djelovanjem sile. Mehanički rad se izvodi i u slučaju kada sila koja djeluje na tijelo (na primjer, sila trenja) smanjuje brzinu njegovog kretanja.

U želji da pomjerimo ormar, snažno ga pritisnemo, ali ako se ne pomjera, onda ne izvodimo mehanički rad. Može se zamisliti slučaj kada se tijelo kreće bez sudjelovanja sila (po inerciji); u ovom slučaju se mehanički rad također ne vrši.

dakle, mehanički rad se vrši samo kada na tijelo djeluje sila i ono se kreće .

Nije teško shvatiti da što veća sila djeluje na tijelo i to više duži put koje tijelo prođe pod uticajem ove sile, to se više radi.

Mehanički rad je direktno proporcionalan primijenjenoj sili i direktno proporcionalan prijeđenoj udaljenosti .

Stoga smo se dogovorili da mehanički rad mjerimo umnoškom sile i putanje koju pređe u ovom smjeru ove sile:

rad = sila × putanja

Gdje A- posao, F- snaga i s- pređena udaljenost.

Jedinicom rada se smatra rad koji izvrši sila od 1N na putu od 1 m.

Jedinica rada - joule (J ) nazvan po engleskom naučniku Jouleu. dakle,

1 J = 1N m.

Također se koristi kilodžula (kJ) .

1 kJ = 1000 J.

Formula A = Fs primjenjivo kada je sila F konstantan i poklapa se sa smjerom kretanja tijela.

Ako se smjer sile poklapa sa smjerom kretanja tijela, tada ova sila vrši pozitivan rad.

Ako se tijelo kreće u smjeru suprotnom od smjera primijenjene sile, na primjer, sila trenja klizanja, tada ova sila vrši negativan rad.

Ako je smjer sile koja djeluje na tijelo okomit na smjer kretanja, tada ta sila ne radi, rad je jednak nuli:

Ubuduće, govoreći o mehaničkom radu, ukratko ćemo ga zvati jednom riječju - rad.

Primjer. Izračunajte rad pri podizanju granitne ploče zapremine 0,5 m3 na visinu od 20 m Gustoća granita je 2500 kg/m3.

Dato:

ρ = 2500 kg/m 3

Rješenje:

gdje je F sila koja se mora primijeniti da bi se ploča ravnomjerno podigla. Ova sila je po modulu jednaka sili Fstrand koja djeluje na ploču, tj. F = Fstrand. A sila gravitacije može se odrediti masom ploče: Fweight = gm. Izračunajmo masu ploče, znajući njenu zapreminu i gustinu granita: m = ρV; s = h, tj. putanja je jednaka visini dizanja.

Dakle, m = 2500 kg/m3 · 0,5 m3 = 1250 kg.

F = 9,8 N/kg · 1250 kg ≈ 12 250 N.

A = 12.250 N · 20 m = 245.000 J = 245 kJ.

Odgovori: A =245 kJ.

Poluge.Snaga.Energija

Za obavljanje istog posla potrebni su različiti motori drugačije vrijeme. Na primjer, dizalica na gradilištu podiže stotine cigli na gornji kat zgrade za nekoliko minuta. Ako bi ove cigle pomjerao radnik, za to bi mu trebalo nekoliko sati. Još jedan primjer. Konj može preorati hektar zemlje za 10-12 sati, dok traktor sa višestrukim plugom ( ralo- dio pluga koji siječe sloj zemlje odozdo i prenosi ga na deponiju; višeramenica - mnogo raonika), ovaj posao će biti završen za 40-50 minuta.

Jasno je da kran radi isti posao brže od radnika, a traktor isti posao brže od konja. Brzinu rada karakteriše posebna veličina koja se zove snaga.

Snaga je jednaka odnosu rada i vremena tokom kojeg je obavljen.

Da biste izračunali snagu, morate podijeliti rad s vremenom tokom kojeg je ovaj rad obavljen. snaga = rad/vrijeme.

Gdje N- moć, A- posao, t- vrijeme završetka radova.

Snaga je konstantna veličina kada se isti rad obavlja svake sekunde; u drugim slučajevima omjer A/t određuje prosječnu snagu:

N avg = A/t . Jedinicom snage se uzima snaga pri kojoj se rad J obavlja u 1 s.

Ova jedinica se zove vat ( W) u čast još jednog engleskog naučnika, Watta.

1 vat = 1 džul/1 sekundi, ili 1 W = 1 J/s.

Watt (džul u sekundi) - W (1 J/s).

Veće jedinice snage se široko koriste u tehnologiji - kilovat (kW), megavat (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 kW

1 W = 1000 mW

Primjer. Odrediti snagu protoka vode koja teče kroz branu ako je visina pada 25 m, a protok 120 m3 u minuti.

Dato:

ρ = 1000 kg/m3

Rješenje:

Masa vode koja pada: m = ρV,

m = 1000 kg/m3 120 m3 = 120 000 kg (12 104 kg).

Gravitacija koja djeluje na vodu:

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

Rad po protoku u minuti:

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

Snaga protoka: N = A/t,

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

Odgovori: N = 0,5 MW.

Različiti motori imaju snage u rasponu od stotinki i desetinki kilovata (motor električnog brijača, šivaće mašine) do stotina hiljada kilovata (vodene i parne turbine).

Tabela 5.

Snaga pojedinih motora, kW.

Svaki motor ima pločicu (pasoš motora), koja označava neke podatke o motoru, uključujući njegovu snagu.

Ljudska snaga u normalnim uslovima rada je u prosjeku 70-80 W. Prilikom skakanja ili trčanja uz stepenice, osoba može razviti snagu do 730 W i in u nekim slučajevima pa čak i veće.

Iz formule N = A/t slijedi da

Da bi se izračunao rad, potrebno je snagu pomnožiti sa vremenom tokom kojeg je ovaj rad obavljen.

Primjer. Motor sobnog ventilatora ima snagu od 35 vati. Koliko posla on uradi za 10 minuta?

Zapišimo uslove zadatka i riješimo ga.

Dato:

Rješenje:

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

Odgovori A= 21 kJ.

Jednostavni mehanizmi.

Čovjek je od pamtivijeka koristio razne uređaje za obavljanje mehaničkih radova.

Svima je poznato da se težak predmet (kamen, ormarić, alatna mašina), koji se ne može pomicati rukom, može pomjeriti uz pomoć dovoljno dugačkog štapa - poluge.

On ovog trenutka Vjeruje se da je uz pomoć poluga prije tri hiljade godina tokom izgradnje piramida u Drevni Egipat pomicao i podizao teške kamene ploče na velike visine.

U mnogim slučajevima, umjesto podizanja teškog tereta na određenu visinu, može se kotrljati ili povući na istu visinu duž nagnute ravni ili podići pomoću blokova.

Uređaji koji se koriste za pretvaranje sile se nazivaju mehanizama .

Jednostavni mehanizmi uključuju: poluge i njegove vrste - blok, kapija; nagnuta ravnina i njene vrste - klin, vijak. U većini slučajeva jednostavni mehanizmi se koriste za dobijanje snage, odnosno za višestruko povećanje sile koja djeluje na tijelo.

Jednostavni mehanizmi se nalaze kako u domaćinstvu tako i u svim složenim industrijskim i fabričkim mašinama koje režu, uvijaju i štancaju velike čelične limove ili rastežu najfinije niti, od kojih se potom prave tkanine. Isti mehanizmi se mogu naći u savremenim složenim automatskim mašinama, mašinama za štampanje i brojanje.

Ruka poluge. Odnos sila na poluzi.

Razmotrimo najjednostavniji i najčešći mehanizam - polugu.

Poluga je kruto tijelo koje se može okretati oko fiksnog oslonca.

Slike pokazuju kako radnik koristi pajser kao polugu za podizanje tereta. U prvom slučaju, radnik na silu F pritisne kraj poluge B, u drugom - podiže kraj B.

Radnik treba da savlada težinu tereta P- sila usmjerena okomito prema dolje. Da bi to učinio, on okreće polugu oko ose koja prolazi kroz jedinicu nepomičan tačka preloma je tačka njenog oslonca O. Force F kojom radnik djeluje na polugu je manja sila P, tako radnik prima dobiti na snazi. Pomoću poluge možete podići tako težak teret da ga ne možete sami podići.

Na slici je prikazana poluga čija je osa rotacije O(uporište) se nalazi između tačaka primjene sila A I IN. Druga slika prikazuje dijagram ove poluge. Obe sile F 1 i F 2 koji djeluju na polugu usmjereni su u jednom smjeru.

Najkraća udaljenost između uporišta i prave linije duž koje sila djeluje na polugu naziva se krak sile.

Dužina ove okomice će biti krak ove sile. Slika to pokazuje OA- snaga ramena F 1; OB- snaga ramena F 2. Sile koje djeluju na polugu mogu je rotirati oko svoje ose u dva smjera: u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od kazaljke na satu. Da, snaga F 1 rotira polugu u smjeru kazaljke na satu, a sila F 2 rotira u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Uvjet pod kojim je poluga u ravnoteži pod utjecajem sila koje se na nju primjenjuju može se ustanoviti eksperimentalno. Mora se imati na umu da rezultat djelovanja sile ne ovisi samo o njoj numerička vrijednost(modulus), ali i na tački na kojoj se primjenjuje na tijelo, odnosno kako je usmjerena.

Različiti utezi su okačeni na polugu (vidi sliku) sa obe strane uporišta tako da svaki put poluga ostaje u ravnoteži. Sile koje djeluju na polugu jednake su težinama ovih opterećenja. Za svaki slučaj mjere se moduli sile i njihova ramena. Iz iskustva prikazanog na slici 154, jasno je da je sila 2 N balansira silu 4 N. U ovom slučaju, kao što se vidi sa slike, rame manje snage je 2 puta veće od ramena veće snage.

Na osnovu ovakvih eksperimenata ustanovljen je uslov (pravilo) ravnoteže poluge.

Poluga je u ravnoteži kada su sile koje djeluju na nju obrnuto proporcionalne krakovima tih sila.

Ovo pravilo se može napisati kao formula:

F 1/F 2 = l 2/ l 1 ,

Gdje F 1I F 2 - sile koje deluju na polugu, l 1I l 2 , - ramena ovih sila (vidi sliku).

Pravilo ravnoteže poluge uspostavio je Arhimed oko 287-212. BC e. (ali u zadnjem pasusu je rečeno da su poluge koristili Egipćani? Ili riječ „ustanovljeno“ igra važnu ulogu?)

Iz ovog pravila slijedi da se manja sila može koristiti za balansiranje veće sile pomoću poluge. Neka jedan krak poluge bude 3 puta veći od drugog (vidi sliku). Zatim, primjenom sile od, na primjer, 400 N u tački B, možete podići kamen težine 1200 N. Da biste podigli još veći teret, potrebno je povećati dužinu kraka poluge na koju radnik djeluje.

Primjer. Pomoću poluge radnik podiže ploču tešku 240 kg (vidi sl. 149). Koju silu on primjenjuje na veći krak poluge od 2,4 m ako je manji krak 0,6 m?

Zapišimo uslove zadatka i riješimo ga.

Dato:

Rješenje:

Prema pravilu ravnoteže poluge, F1/F2 = l2/l1, odakle je F1 = F2 l2/l1, gdje je F2 = P težina kamena. Težina kamena asd = gm, F = 9,8 N 240 kg ≈ 2400 N

Tada je F1 = 2400 N · 0,6/2,4 = 600 N.

Odgovori: F1 = 600 N.

U našem primjeru, radnik savladava silu od 2400 N, primjenjujući na polugu silu od 600 N. Ali u ovom slučaju, ruka na koju radnik djeluje je 4 puta duža od one na koju djeluje težina kamena. ( l 1 : l 2 = 2,4 m: 0,6 m = 4).

Primjenom pravila poluge, manja sila može uravnotežiti veću silu. U tom slučaju rame manje snage treba da bude duže od ramena veća snaga.

Trenutak snage.

Već znate pravilo ravnoteže poluge:

F 1 / F 2 = l 2 / l 1 ,

Koristeći svojstvo proporcije (proizvod njegovih ekstremnih članova jednak je proizvodu njegovih srednjih članova), zapisujemo ga u ovom obliku:

F 1l 1 = F 2 l 2 .

Na lijevoj strani jednakosti je proizvod sile F 1 na njenom ramenu l 1, a desno - proizvod sile F 2 na njenom ramenu l 2 .

Zove se proizvod modula sile koja rotira tijelo i njegovo rame moment sile; označeno je slovom M. To znači

Poluga je u ravnoteži pod djelovanjem dvije sile ako je moment sile koja je rotira u smjeru kazaljke na satu jednak momentu sile koja je rotira u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Ovo pravilo se zove pravilo trenutaka , može se napisati kao formula:

M1 = M2

Zaista, u eksperimentu koji smo razmatrali (§ 56), sile koje djeluju bile su jednake 2 N i 4 N, njihova ramena su iznosila 4 odnosno 2 pritiska poluge, tj. momenti ovih sila su isti kada je poluga u ravnoteži .

Moment sile, kao i svaka fizička veličina, može se izmjeriti. Jedinicom momenta sile uzima se moment sile od 1 N, čiji je krak tačno 1 m.

Ova jedinica se zove njutn metar (N m).

Moment sile karakterizira djelovanje sile i pokazuje da ono istovremeno zavisi i od modula sile i od njene poluge. Zaista, već znamo, na primjer, da djelovanje sile na vrata ovisi i o veličini sile i o tome gdje se sila primjenjuje. Što je lakše okretati vrata, sila koja djeluje na njih se primjenjuje dalje od ose rotacije. Bolje je odvrnuti maticu dugim ključem nego kratkim. Što je lakše podići kantu iz bunara, to je duža ručka kapije, itd.

Poluge u tehnologiji, svakodnevnom životu i prirodi.

Pravilo poluge (ili pravilo momenata) leži u osnovi djelovanja raznih vrsta alata i uređaja koji se koriste u tehnologiji i svakodnevnom životu gdje je potrebno povećanje snage ili putovanja.

Dobijamo snagu kada radimo sa makazama. Makaze - ovo je poluga(sl.), čija se os rotacije odvija kroz vijak koji povezuje obje polovice makaze. Djelujuća sila F 1 je mišićna snaga ruke osobe koja drži makaze. Counterforce F 2 je sila otpora materijala koji se reže makazama. Ovisno o namjeni škara, njihov dizajn varira. Kancelarijske makaze, dizajnirane za rezanje papira, imaju dugačka sečiva i ručke skoro iste dužine. Nije potrebno rezanje papira velika snaga, a sa dugačkom oštricom pogodnije je rezati u pravoj liniji. Makaze za rezanje lima (sl.) imaju drške znatno duže od oštrica, budući da je sila otpora metala velika i da bi se ona izbalansirala potrebno je značajno povećati krak sile djelovanja. Više više razlike između dužine ručki i udaljenosti reznog dijela i ose rotacije rezači žice(Sl.), dizajniran za rezanje žice.

Poluge razne vrste dostupno na mnogim automobilima. Drška šivaće mašine, pedale ili ručna kočnica bicikla, pedale automobila i traktora i tasteri klavira su sve primeri poluga koje se koriste u ovim mašinama i alatima.

Primjeri upotrebe poluga su ručke škripca i radnih stolova, poluga mašine za bušenje itd.

Djelovanje polužnih vaga zasniva se na principu poluge (sl.). Vage za obuku prikazane na slici 48 (str. 42) djeluju kao poluga jednake ruke . IN decimalne skale Rame za koje je okačena šolja sa utezima je 10 puta duže od ramena koje nosi teret. To znatno olakšava vaganje velikih tereta. Prilikom vaganja tereta na decimalnoj skali, trebali biste masu utega pomnožiti sa 10.

Uređaj vage za vaganje teretnih vagona automobila također se zasniva na pravilu poluge.

Poluge se takođe nalaze u različitim dijelovima tijela životinja i ljudi. To su, na primjer, ruke, noge, vilice. Mnoge poluge se mogu naći u tijelu insekata (čitanjem knjige o insektima i građi njihovog tijela), ptica i u strukturi biljaka.

Primjena zakona ravnoteže poluge na blok.

Blokiraj To je točak sa žlijebom, montiran u držač. Uže, kabel ili lanac se provlači kroz žljeb bloka.

Fiksni blok To se zove blok čija je osa fiksirana i ne diže se i ne spušta pri podizanju tereta (Sl.).

Fiksni blok se može smatrati polugom jednake ruke, u kojoj su krakovi sila jednaki poluprečniku točka (sl.): OA = OB = r. Takav blok ne daje dobit u snazi. ( F 1 = F 2), ali vam omogućava da promijenite smjer sile. Pokretni blok - ovo je blok. čija se os diže i spušta zajedno s opterećenjem (sl.). Na slici je prikazana odgovarajuća poluga: O- uporište poluge, OA- snaga ramena R I OB- snaga ramena F. Od ramena OB 2 puta rame OA, zatim snagu F 2 puta manja sila R:

F = P/2 .

dakle, pokretni blok daje 2 puta povećanje snage .

To se može dokazati korištenjem koncepta momenta sile. Kada je blok u ravnoteži, momenti sila F I R jednake jedna drugoj. Ali rame snage F 2 puta veća poluga R, a samim tim i sama moć F 2 puta manja sila R.

Obično se u praksi koristi kombinacija fiksnog i pokretnog bloka (sl.). Fiksni blok se koristi samo za praktičnost. Ne daje pojačanje na snazi, ali mijenja smjer sile. Na primjer, omogućava vam da podignete teret dok stojite na tlu. Ovo je korisno za mnoge ljude ili radnike. Međutim, daje 2 puta veći dobitak u snazi ​​nego inače!

Jednakost rada pri korištenju jednostavnih mehanizama. "Zlatno pravilo" mehanike.

Jednostavni mehanizmi koje smo razmatrali koriste se pri izvođenju radova u slučajevima kada je potrebno uravnotežiti drugu silu djelovanjem jedne sile.

Naravno, postavlja se pitanje: iako daju dobitak u snazi ​​ili putu, zar jednostavni mehanizmi ne daju dobit u radu? Odgovor na ovo pitanje može se dobiti iz iskustva.

Balansiranjem dvije sile različite veličine na poluzi F 1 i F 2 (sl.), stavite ručicu u pokret. Ispada da je u isto vrijeme tačka primjene manje sile F 2 ide dalje s 2, i mjesto primjene veće sile F 1 - kraći put s 1. Izmjerivši ove putanje i module sila, nalazimo da su putanje koje prelaze tačke primjene sila na polugu obrnuto proporcionalne silama:

s 1 / s 2 = F 2 / F 1.

Tako, djelujući na dugu ruku poluge, dobivamo na snazi, ali istovremeno gubimo za isti iznos na putu.

Proizvod sile F na putu s ima posla. Naši eksperimenti pokazuju da je rad koji vrše sile primijenjene na polugu jednak jedni drugima:

F 1 s 1 = F 2 s 2, tj. A 1 = A 2.

dakle, Kada koristite polugu, nećete moći pobijediti na poslu.

Koristeći polugu, možemo dobiti ili moć ili udaljenost. Primjenom sile na kratak krak poluge dobijamo na udaljenosti, ali gubimo isto toliko na snazi.

Postoji legenda da je Arhimed, oduševljen otkrićem pravila poluge, uzviknuo: "Daj mi uporište i prevrnuti ću Zemlju!"

Naravno, Arhimed se ne bi mogao nositi s takvim zadatkom čak i da mu je data tačka oslonca (koja je trebala biti izvan Zemlje) i poluga potrebne dužine.

Da bi se zemlja podigla za samo 1 cm, duga ruka poluge bi morala da opiše luk ogromne dužine. Bili bi potrebni milioni godina da se duži kraj poluge pomeri duž ovog puta, na primer, brzinom od 1 m/s!

Stacionarni blok ne daje nikakav dobitak u radu,što je lako eksperimentalno provjeriti (vidi sliku). načini, prolaznih bodova primena sila F I F, su iste, sile su iste, što znači da je rad isti.

Možete mjeriti i upoređivati ​​obavljeni rad uz pomoć pokretnog bloka. Za podizanje tereta na visinu h pomoću pokretnog bloka potrebno je kraj užeta na koji je pričvršćen dinamometar pomaknuti, kako iskustvo pokazuje (sl.), na visinu od 2h.

dakle, dobivši 2 puta na snazi, gube 2 puta na putu, stoga pokretni blok ne daje dobit u radu.

Stoljetna praksa je to pokazala Nijedan od mehanizama ne daje dobit u performansama. Koriste različite mehanizme kako bi osvojili snagu ili putovanje, ovisno o uvjetima rada.

Već drevni naučnici poznavali su pravilo primjenjivo na sve mehanizme: bez obzira koliko puta pobijedimo u snazi, isto toliko puta izgubimo na udaljenosti. Ovo pravilo je nazvano "zlatnim pravilom" mehanike.

Efikasnost mehanizma.

Prilikom razmatranja dizajna i djelovanja poluge, nismo uzeli u obzir trenje, kao ni težinu poluge. pod ovim idealnim uslovima, rad koji vrši primenjena sila (ovaj rad ćemo nazvati pun), je jednako korisno rad na podizanju tereta ili savladavanju bilo kakvog otpora.

U praksi, ukupan rad koji je izvršio mehanizam je uvijek nešto veći od korisnog rada.

Dio rada se obavlja protiv sile trenja u mehanizmu i pomicanjem njegovih pojedinih dijelova. Dakle, kada koristite pokretni blok, morate dodatno obaviti posao da podignete sam blok, uže i odredite silu trenja u osi bloka.

Koji god mehanizam da uzmemo, koristan posao obavljen uz njegovu pomoć uvijek čini samo dio ukupnog posla. To znači, označavajući koristan rad slovom Ap, ukupan (utrošeni) rad slovom Az, možemo napisati:

Gore< Аз или Ап / Аз < 1.

Odnos korisnog rada i ukupnog rada naziva se efikasnost mehanizma.

Faktor efikasnosti je skraćeno kao efikasnost.

Efikasnost = Ap / Az.

Efikasnost se obično izražava u postocima i označava se grčkim slovom η, koje se čita kao "eta":

η = Ap / Az · 100%.

Primjer: Teret težine 100 kg visi na kratkom kraku poluge. Da bi se podigla, na dugu ruku se primenjuje sila od 250 N. Teret se podiže na visinu h1 = 0,08 m, a tačka primene pokretačka snaga spušten na visinu h2 = 0,4 m. Naći efikasnost poluge.

Zapišimo uslove zadatka i riješimo ga.

Dato :

Rješenje :

η = Ap / Az · 100%.

Ukupan (utrošeni) rad Az = Fh2.

Koristan rad Ap = Rh1

P = 9,8 100 kg ≈ 1000 N.

Ap = 1000 N · 0,08 = 80 J.

Az = 250 N · 0,4 m = 100 J.

η = 80 J/100 J 100% = 80%.

Odgovori : η = 80%.

ali " Zlatno pravilo"izvodi se i u ovom slučaju. Deo korisnog rada - 20% - troši se na savladavanje trenja u osi poluge i otpora vazduha, kao i na kretanje same poluge.

Efikasnost bilo kog mehanizma je uvek manja od 100%. Prilikom dizajniranja mehanizama ljudi nastoje povećati njihovu efikasnost. Da bi se to postiglo, trenje u osovinama mehanizama i njihova težina se smanjuju.

Energija.

U pogonima i fabrikama mašine i mašine pokreću elektromotori, koji troše električna energija(otuda i naziv).