Rad sile formule fizike. Definicija mehaničkog rada

Koeficijent korisna radnja pokazuje stav koristan rad, koji se izvodi mehanizmom ili uređajem, do istrošenog. Često je potrošeni rad količina energije koju uređaj troši za obavljanje posla.

Trebat će vam

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

upute

1. Da bi se izračunao koeficijent koristan akcije(učinkovitost) podijelite korisni rad Ap s utrošenim radom Az i pomnožite rezultat sa 100% (učinkovitost = Ap/Az∙100%). Dobit ćete rezultat kao postotak.
2. Kada izračunavate učinkovitost toplinskog stroja, korisnim radom smatrajte mehanički rad koji izvrši mehanizam. Za utrošeni rad uzmite količinu topline koju oslobađa izgorjelo gorivo, a koje je izvor energije za motor.
3. Primjer. Prosječna vučna sila automobila je 882 N. Na 100 km prijeđenog puta troši 7 kg benzina. Odredite učinkovitost njegovog motora. Najprije pronađite isplativ posao. Ona je jednaka umnošku sile F i udaljenosti S koju je tijelo prešlo pod njezinim utjecajem An=F∙S. Odredite količinu topline koja će se osloboditi izgaranjem 7 kg benzina, to će biti utrošeni rad Az=Q=q∙m, gdje je q – određena toplina izgaranja goriva, za benzin je jednaka 42∙10^6 J/kg, a m je masa ovog goriva. Učinkovitost motora bit će jednaka učinkovitosti=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30%.
4. Općenito, da bi se odredila učinkovitost, svaki toplinski stroj (motor s unutarnjim izgaranjem, parni stroj, turbina itd.), kod kojeg rad obavlja plin, ima koeficijent koristan akcije jednaka razlici topline koju odaje grijač Q1 i koju prima hladnjak Q2, pronađite razliku između topline grijača i hladnjaka i podijelite s toplinom učinkovitosti grijača = (Q1-Q2)/Q1 . Ovdje se učinkovitost mjeri u višestrukim jedinicama od 0 do 1; da biste rezultat pretvorili u postotke, pomnožite ga sa 100.
5. Da bi se dobila učinkovitost idealnog toplinskog stroja (Carnotov stroj), pronađite omjer temperaturne razlike između grijača T1 i hladnjaka T2 i temperaturne učinkovitosti grijača = (T1-T2)/T1. To je najveća moguća učinkovitost za određenu vrstu toplinskog stroja uz zadane temperature grijača i hladnjaka.
6. Za električni motor pronađite utrošeni rad kao umnožak snage i vremena potrebnog da se on dovrši. Na primjer, ako elektromotor dizalice snage 3,2 kW za 10 s podigne teret težine 800 kg na visinu od 3,6 m, tada je njegova učinkovitost 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 učinkovitosti=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 potpuni ili utrošeni rad Az i korisni rad Ap. Ako nam je, na primjer, cilj podići teret mase m na visinu H, tada je koristan rad onaj koji je posljedica samo svladavanja sile teže koja djeluje na teret. Kod ravnomjernog podizanja tereta, kada je sila koju primjenjujemo jednaka gravitacijskoj sili tereta, ovaj se rad može izračunati na sljedeći način:
Ap = FH = mgH
Koristan rad uvijek je samo mali dio ukupnog rada koji obavlja osoba koja koristi stroj.

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

Što je rad u formuli definicije fizike. nn

Pomozite mi dešifrirati formulu fizike

Učinkovitost toplinskih strojeva.fizika (formule, definicije, primjeri) napisati! fizika (formule, definicije, primjeri) napiši!

Znate li što je posao? Bez ikakve sumnje. Svaki čovjek zna što je rad, pod uvjetom da je rođen i živi na planeti Zemlji. Što je mehanički rad?

Ovaj koncept također je poznat većini ljudi na planetu, iako neki pojedinci imaju prilično nejasno razumijevanje ovog procesa. Ali sada ne govorimo o njima. Još manje ljudi ima pojma što je to mehanički rad s gledišta fizike. U fizici, mehanički rad nije ljudski rad za hranu, to je fizikalna veličina koja može biti potpuno nevezana ni za čovjeka ni za bilo koje drugo živo biće. Kako to? Shvatimo sada.

Mehanički rad u fizici

Navedimo dva primjera. U prvom primjeru vode rijeke, suočene s ponorom, bučno se obrušavaju u obliku vodopada. Drugi primjer je muškarac koji u ispruženim rukama drži težak predmet, na primjer, drži slomljeni krov nad trijemom seoske kuće da ne padne, dok njegova žena i djeca mahnito traže nešto čime će ga poduprijeti. Kada se obavlja mehanički rad?

Definicija mehaničkog rada

Gotovo će svi, bez oklijevanja, odgovoriti: u drugom. I bit će u krivu. Suprotno je istina. U fizici se opisuje mehanički rad sa sljedećim definicijama: Mehanički rad se vrši kada na tijelo djeluje sila i ono se kreće. Mehanički rad izravno je proporcionalan primijenjenoj sili i prijeđenom putu.

Formula mehaničkog rada

Mehanički rad se određuje formulom:

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

Dakle, usprkos svom junaštvu umornog krovodržača, posao koji je učinio je ravan nuli, ali voda, padajući pod utjecajem gravitacije s visoke litice, čini najveći mehanički rad. Odnosno, ako neuspješno guramo teški ormar, tada će rad koji smo izvršili sa stajališta fizike biti jednak nuli, unatoč činjenici da primjenjujemo veliku silu. Ali ako pomaknemo ormarić na određenu udaljenost, tada ćemo izvršiti rad jednak umnošku primijenjene sile i udaljenosti na koju smo pomaknuli tijelo.

Jedinica za rad je 1 J. To je rad koji izvrši sila od 1 newtona da pomakne tijelo na udaljenost od 1 m. Ako se smjer primijenjene sile poklapa sa smjerom gibanja tijela, tada dana moć obvezuje se pozitivan rad. Primjer je kada gurnemo tijelo i ono se pomakne. A u slučaju kada sila djeluje u smjeru suprotnom od kretanja tijela, na primjer, sila trenja, tada ta sila vrši negativan rad. Ako primijenjena sila ni na koji način ne utječe na gibanje tijela, tada je sila koja se izvodi tim radom jednaka nuli.

Učinkovitost pokazuje omjer korisnog rada koji izvrši neki mehanizam ili uređaj i utrošenog rada. Često je potrošeni rad količina energije koju uređaj troši za obavljanje posla.

Trebat će vam

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

upute

1. Da bi se izračunao koeficijent koristan akcije(učinkovitost) podijelite korisni rad Ap s utrošenim radom Az i pomnožite rezultat sa 100% (učinkovitost = Ap/Az∙100%). Dobit ćete rezultat kao postotak.
2. Kada izračunavate učinkovitost toplinskog stroja, korisnim radom smatrajte mehanički rad koji izvrši mehanizam. Za utrošeni rad uzmite količinu topline koju oslobađa izgorjelo gorivo, a koje je izvor energije za motor.
3. Primjer. Prosječna vučna sila automobila je 882 N. Na 100 km prijeđenog puta troši 7 kg benzina. Odredite učinkovitost njegovog motora. Najprije pronađite isplativ posao. Ona je jednaka umnošku sile F i udaljenosti S koju je tijelo prešlo pod njezinim utjecajem An=F∙S. Odredite količinu topline koja će se osloboditi izgaranjem 7 kg benzina, to će biti utrošeni rad Az = Q = q∙m, gdje je q specifična toplina izgaranja goriva, za benzin je jednaka 42∙ 10^6 J/kg, a m je masa ovog goriva. Učinkovitost motora bit će jednaka učinkovitosti=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30%.
4. Općenito, da bi se odredila učinkovitost, svaki toplinski stroj (motor s unutarnjim izgaranjem, parni stroj, turbina itd.), kod kojeg rad obavlja plin, ima koeficijent koristan akcije jednaka razlici topline koju odaje grijač Q1 i koju prima hladnjak Q2, pronađite razliku između topline grijača i hladnjaka i podijelite s toplinom učinkovitosti grijača = (Q1-Q2)/Q1 . Ovdje se učinkovitost mjeri u višestrukim jedinicama od 0 do 1; da biste rezultat pretvorili u postotke, pomnožite ga sa 100.
5. Da bi se dobila učinkovitost idealnog toplinskog stroja (Carnotov stroj), pronađite omjer temperaturne razlike između grijača T1 i hladnjaka T2 i temperaturne učinkovitosti grijača = (T1-T2)/T1. To je najveća moguća učinkovitost za određenu vrstu toplinskog stroja uz zadane temperature grijača i hladnjaka.
6. Za električni motor pronađite utrošeni rad kao umnožak snage i vremena potrebnog da se on dovrši. Na primjer, ako elektromotor dizalice snage 3,2 kW za 10 s podigne teret težine 800 kg na visinu od 3,6 m, tada je njegova učinkovitost 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 učinkovitosti=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 potpuni ili utrošeni rad Az i korisni rad Ap. Ako nam je, na primjer, cilj podići teret mase m na visinu H, tada je koristan rad onaj koji je posljedica samo svladavanja sile teže koja djeluje na teret. Kod ravnomjernog podizanja tereta, kada je sila koju primjenjujemo jednaka gravitacijskoj sili tereta, ovaj se rad može izračunati na sljedeći način:
Ap = FH = mgH

Što je rad u formuli definicije fizike. nn

Victor Chernobrovin

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

Evgenij Makarov

Rad je fizikalna veličina, brojčano jednaka umnošku sile i pomaka u smjeru djelovanja te sile i njome uzrokovana.
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 je, u pravilu, taj koji određuje društveni status osoba. A to je, zapravo, glavni motor napretka društva. Rad je, kao pojava, svojstven samo živim organizmima, a prije svega ljudima.

Mehaničar

Mehanički rad je fizikalna veličina koja je skalarna kvantitativna mjera djelovanja sile ili sila na tijelo ili sustav, ovisno o brojčanoj vrijednosti, smjeru sile (sila) i gibanju točke (točaka), tijelo ili sustav.

Pomozite mi razumjeti formulu!!

Syoma

u svakom konkretan slučaj različitu korisnu energiju smatramo, ali obično je to rad ili toplina koja nas je zanimala (npr. rad plina za pokretanje klipa), a potrošena energija je energija koje smo se odrekli da bi sve funkcioniralo (npr. na primjer, energija koja se oslobađa izgaranjem drva ispod cilindra s klipom koji sadrži plin, koji je, šireći se, obavio rad koji smo smatrali korisnim)
pa ovako nekako mora biti

Uzmimo za primjer parnu lokomotivu.
Da bi parna lokomotiva prešla x km, potrebno je potrošiti y tona ugljena. Pri izgaranju ugljena oslobađa se samo Q1 topline, ali se sva toplina ne pretvara u koristan rad (prema zakonima termodinamike to je nemoguće). Koristan rad u u ovom slučaju- kretanje lokomotive.
Neka tijekom gibanja na parnu lokomotivu djeluje sila otpora F (nastaje zbog trenja u mehanizmima i drugih čimbenika).
Dakle, nakon što je prešla x km, lokomotiva će izvršiti rad Q2 = x*F
Tako,
Q1 - potrošena energija
Q2 - koristan rad

DeltaQ = (Q1 - Q2) - energija utrošena na svladavanje trenja, zagrijavanje okolnog zraka itd.

Tehnička podrška

Učinkovitost je koristan RAD u odnosu na utrošeni rad.
Na primjer, učinkovitost = 60%, 60 džula iz izgaranja tvari koristi se za grijanje. To je nagrađivan rad.
Zanima nas utrošena energija, odnosno koliko se topline oslobodilo ako je za zagrijavanje utrošeno 60 J.
Zapišimo to.

Učinkovitost=Apol/Azatr
0,6=60/azatr
Azatr=60/0,6=100J

Kao što vidimo, ako tvar gori takvom učinkovitošću i pri izgaranju se oslobodi 100 J (utrošeni rad), tada je za zagrijavanje utrošeno samo 60 %, odnosno 60 J (korisni rad). Ostatak topline se raspršio.

Prokhorov Anton

Mora se shvatiti u doslovnom smislu: Ako govorimo o toplinskoj energiji, tada utrošenom smatramo energiju koju daje gorivo, a korisnom smatramo onu energiju koju smo mogli upotrijebiti za postizanje cilja, npr. koju energiju lonac s vodom primljen.
Korisne energije uvijek je manje od potrošene!

Futynehf

Učinkovitost se izražava kao postotak, koji karakterizira postotak koji je otišao na koristan rad od svega potrošenog. Jednostavno rečeno, potrošena energija je korisna energija + energija gubitka topline u sustavu (ako govorimo o toplini i sl.) trenja. toplo sa ispušni plinovi ako misliš na auto

Formula učinkovitosti? Je li rad koristan i potpun?

Orbitalna konstelacija

Učinkovitost
Učinkovitost
(efficiency), karakteristika učinkovitosti sustava (uređaja, stroja) u odnosu na pretvorbu ili prijenos energije; određuje se omjerom korisno iskorištene energije i ukupne količine energije koju sustav prima; obično se označava h = Wfull/Wcymar.
Kod elektromotora, učinkovitost je omjer dovršenog (korisnog) mehanički rad na električnu energiju primljenu iz izvora; u toplinskim strojevima - omjer korisnog mehaničkog rada i utrošene topline; u električnim transformatorima, omjer elektromagnetske energije primljene u sekundarnom namotu i energije koju potroši primarni namot. Za izračun učinkovitosti različiti tipovi energija i mehanički rad izražavaju se istim jedinicama na temelju mehaničkog ekvivalenta topline i drugih sličnih odnosa. Zbog svoje općenitosti, pojam učinkovitosti omogućuje nam usporedbu i procjenu takvih raznih sustava, kao što su nuklearni reaktori, električni generatori i motori, termoelektrane, poluvodički uređaji, biološki objekti itd.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Work_of_force
Korisni teret je pojam koji se koristi u mnogim područjima znanosti i tehnologije.
Parametar "učinkovitosti" često se uvodi kao omjer "težine" korisnog tereta i ukupne "težine" sustava. U ovom slučaju, "težina" se može mjeriti iu kilogramima / tonama i bitovima (pri prijenosu paketa preko mreže), ili minutama / satima (pri izračunavanju učinkovitosti procesorskog vremena), ili u drugim jedinicama.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Payload

Što je koristan, a što uzalud 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 ukupni ili utrošeni rad Az i korisni rad Ap. Ako nam je npr. cilj podići teret mase w na visinu H, tada je koristan rad onaj koji je posljedica samo svladavanja sile teže koja djeluje na teret. Kod ravnomjernog podizanja tereta, kada je sila koju primjenjujemo jednaka gravitacijskoj sili tereta, ovaj se rad može izračunati na sljedeći način:

Ako koristimo blok ili neki drugi mehanizam za podizanje tereta, tada, osim sile težine tereta, moramo savladati i gravitaciju dijelova mehanizma, kao i silu trenja koja djeluje u mehanizmu. Na primjer, korištenjem pomičnog bloka bit ćemo prisiljeni dodatno raditi kako bi podigli sam blok pomoću sajle i svladali silu trenja u osi bloka. Osim toga, dok pobjeđujemo u snazi, usput uvijek gubimo (o tome će biti više riječi u nastavku), što također utječe na rad. Sve to dovodi do činjenice da se rad koji smo potrošili ispostavlja korisnijim:
Az > Ap.
Koristan rad uvijek je samo mali dio ukupnog rada koji obavlja osoba koja koristi stroj.
Fizička veličina koja pokazuje koliki je udio korisnog rada u ukupnom utrošenom radu naziva se učinkovitost mehanizma.

Predivan

Učinkovitost (faktor učinkovitosti) pokazuje koliki je udio u ukupnom utrošenom radu koristan rad.
Da biste pronašli učinkovitost, morate pronaći omjer korisnog rada i utrošenog:

Konj vuče kola s nekom snagom, označimo to F vučenje. Djed, sjedeći na kolima, pritisne ih s nekom snagom. Označimo to F pritisak Kolica se kreću u smjeru vučne sile konja (desno), ali u smjeru djedove sile pritiska (nadolje) kola se ne kreću. Zato u fizici to kažu F vuča radi na kolicima i F pritisak ne radi na kolicima.

Tako, rad sile na tijelo odn mehanički rad– fizikalna veličina čiji je modul jednak umnošku sile i puta koji tijelo prijeđe duž smjera djelovanja te sile s:

U čast engleskog znanstvenika 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. Zato rad sile na tijelo i rad tijela na tijelo potpuni su sinonimi. Međutim, rad prvog tijela na drugom i rad drugog tijela na prvom su djelomični sinonimi, jer su moduli ovih radova uvijek jednaki, a njihovi predznaci uvijek suprotni. Zato u formuli postoji znak "±". Razmotrimo detaljnije znakove rada.

Numeričke vrijednosti sile i putanje uvijek su nenegativne veličine. Nasuprot tome, mehanički rad može imati i pozitivne i negativni predznaci. Ako se smjer sile poklapa sa smjerom gibanja tijela, tada rad sile smatra se pozitivnim. Ako je smjer sile suprotan smjeru gibanja tijela, rad sile smatra se negativnim(uzimamo "–" iz formule "±"). Ako je smjer gibanja tijela okomit na smjer sile, tada takva sila ne vrši nikakav rad, odnosno A = 0.

Razmotrite tri ilustracije tri aspekta mehaničkog rada.

Obavljanje posla na silu može izgledati drugačije iz perspektive različitih promatrača. Razmotrimo primjer: djevojka se vozi u dizalu. Obavlja li mehanički rad? Djevojka može raditi samo na onim tijelima na koja se djeluje silom. Postoji samo jedno takvo tijelo - kabina lifta, budući da djevojka svojom težinom pritišće pod. Sada moramo saznati ide li kabina određenim putem. Razmotrimo dvije mogućnosti: sa stacionarnim i pokretnim promatračem.

Neka dječak promatrač prvo sjedne na tlo. U odnosu na njega, kabina dizala se kreće prema gore i prelazi određenu udaljenost. Težina djevojke usmjerena je u suprotnom smjeru - prema 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 razvoj = 0.

Mehanički rad. Jedinice rada.

U svakodnevnom životu sve razumijemo pod pojmom “posao”.

U fizici, pojam Posao nešto drugačije. To je određena fizikalna veličina, što znači da se može mjeriti. U fizici se prvenstveno proučava mehanički rad .

Pogledajmo primjere mehaničkog rada.

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

Iz ovih primjera jasno je da se mehanički rad obavlja kada se tijelo giba pod djelovanjem sile. Mehanički se rad obavlja i u slučaju kada sila koja djeluje na tijelo (npr. sila trenja) smanjuje brzinu njegova gibanja.

U želji da pomaknemo ormarić, snažno ga pritisnemo, ali ako se ne pomakne, onda ne vršimo mehanički rad. Može se zamisliti slučaj kada se tijelo giba bez sudjelovanja sila (po inerciji), u tom slučaju se također ne vrši mehanički rad.

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

Nije teško razumjeti da što veća sila djeluje na tijelo i što više dulji put koje tijelo prolazi pod utjecajem te sile to se veći rad vrši.

Mehanički rad izravno je proporcionalan primijenjenoj sili i izravno proporcionalan prijeđenom putu .

Stoga smo se složili da mehanički rad mjerimo umnoškom sile i puta prijeđenog duž ovog smjera te sile:

rad = sila × put

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

Za jedinicu rada uzima se rad koji izvrši sila od 1N na putu od 1 m.

Jedinica rada - džul (J ) nazvan po engleskom znanstveniku Jouleu. Tako,

1 J = 1N m.

Također se koristi kilodžula (kJ) .

1 kJ = 1000 J.

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

Ako se smjer sile poklapa sa smjerom gibanja tijela, ta sila vrši pozitivan rad.

Ako se tijelo giba u smjeru suprotnom od smjera djelovanja sile, na primjer, sile trenja klizanja, tada ta sila vrši negativan rad.

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

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

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

S obzirom:

ρ = 2500 kg/m3

Riješenje:

gdje je F sila koja se mora primijeniti da se ploča ravnomjerno podigne. Ova sila je po modulu jednaka sili Fstrand koja djeluje na ploču, tj. F = Fstrand. A silu teže možemo odrediti masom ploče: Ftežina = gm. Izračunajmo masu ploče, znajući njen volumen i gustoću granita: m = ρV; s = h, tj. put je jednak 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.

Odgovor: A = 245 kJ.

Poluge.Snaga.Energija

Za izvođenje istog rada potrebni su različiti motori drugačije vrijeme. Na primjer, dizalica na gradilištu podigne stotine cigli na gornji kat zgrade u nekoliko minuta. Kada bi te cigle pomicao radnik, za to bi mu trebalo nekoliko sati. Još jedan primjer. Konj može preorati hektar zemlje za 10-12 sati, dok traktor s plugom višelamnikom ( raonik- dio pluga koji odozdo reže sloj zemlje i prenosi ga na deponiju; više plugova - mnogo plugova), ovaj posao će biti završen za 40-50 minuta.

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

Snaga je jednaka omjeru rada i vremena u kojem je izvršen.

Da biste izračunali snagu, morate podijeliti rad s vremenom tijekom kojeg je taj posao obavljen. snaga = rad/vrijeme.

Gdje N- snaga, A- posao, t- vrijeme obavljenog posla.

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

N prosj. = Na . Za jedinicu snage uzima se snaga pri kojoj se J rad izvrši u 1 s.

Ova jedinica se zove vat ( W) u čast drugog engleskog znanstvenika, Watta.

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

Watt (joule u sekundi) - W (1 J/s).

Veće jedinice snage naširoko se 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. Odredite snagu protoka vode koja teče kroz branu ako je visina pada vode 25 m, a protok 120 m3 u minuti.

S obzirom:

ρ = 1000 kg/m3

Riješenje:

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 obavljen protokom 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.

Odgovor: N = 0,5 MW.

Razni motori imaju snage od stotinki i desetinki kilovata (motor električnog brijača, šivaćeg stroja) do stotina tisuća kilovata (vodene i parne turbine).

Tablica 5.

Snaga nekih motora, kW.

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

Ljudska snaga u normalnim radnim uvjetima je u prosjeku 70-80 W. Pri skakanju ili trčanju uz stepenice čovjek može razviti snagu do 730 W, a u U nekim slučajevima pa čak i veće.

Iz formule N = A/t slijedi da

Za izračun rada potrebno je snagu pomnožiti s vremenom u kojem je taj rad obavljen.

Primjer. Motor sobnog ventilatora ima snagu od 35 vata. Koliki posao obavi za 10 minuta?

Zapišimo uvjete zadatka i riješimo ga.

S obzirom:

Riješenje:

A = 35 W * 600 s = 21 000 W * s = 21 000 J = 21 kJ.

Odgovor A= 21 kJ.

Jednostavni mehanizmi.

Od pamtivijeka se čovjek služi raznim napravama za obavljanje mehaničkog rada.

Svatko zna da se težak predmet (kamen, ormar, alatni stroj), koji se ne može pomaknuti rukom, može pomaknuti uz pomoć dovoljno dugog štapa - poluge.

Na ovaj trenutak vjeruje se da je uz pomoć poluga prije tri tisuće godina tijekom gradnje piramida u Drevni Egipt pomicao i podizao teške kamene ploče u velike visine.

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

Uređaji koji služe za pretvaranje sile nazivaju se mehanizmima .

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

Jednostavni mehanizmi nalaze se iu kućanstvu iu svim složenim industrijskim i tvorničkim strojevima koji režu, uvijaju i utiskuju velike listove čelika ili razvlače najfinije niti, od kojih se potom izrađuju tkanine. Isti mehanizmi mogu se naći u modernim složenim automatskim strojevima, strojevima za tiskanje i brojanje.

Ruka poluge. Ravnoteža sila na poluzi.

Razmotrimo najjednostavniji i najčešći mehanizam - polugu.

Poluga je kruto tijelo koje se može okretati oko nepomičnog nosača.

Na slikama je prikazano kako radnik koristi pajser kao polugu za podizanje tereta. U prvom slučaju radnik sa silom F pritišće kraj pajsera B, u drugom - podiže kraj B.

Radnik treba savladati težinu tereta P- sila usmjerena okomito prema dolje. Da bi to učinio, okreće polugu oko osi koja prolazi kroz jedini nepomična prijelomna točka je točka njegovog oslonca OKO. Sila F kojom radnik djeluje na polugu manja je sila P, čime radnik prima dobiti na snazi. Pomoću poluge možete podići toliko težak teret da ga sami ne možete podići.

Na slici je prikazana poluga čija je os rotacije OKO(uporišna točka) nalazi se između točaka primjene sila A I U. Druga slika prikazuje dijagram ove poluge. Obje sile F 1 i F 2 koji djeluju na polugu usmjereni su u jednom smjeru.

Najkraća udaljenost između uporišne točke i pravca duž kojeg sila djeluje na polugu naziva se krak sile.

Duljina ove okomice bit će krak te sile. Slika to pokazuje OA- snaga ramena F 1; OB- snaga ramena F 2. Sile koje djeluju na polugu mogu je okretati oko svoje osi u dva smjera: u smjeru kazaljke na satu ili u suprotnom smjeru. Da, snaga F 1 okreće polugu u smjeru kazaljke na satu, a sila F 2 rotira u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Stanje pod kojim je poluga u ravnoteži pod utjecajem sila koje djeluju na nju može se ustanoviti eksperimentalno. Mora se zapamtiti da rezultat djelovanja sile ne ovisi samo o njezinu brojčana vrijednost(modul), ali i na točku na kojoj se primjenjuje na tijelo, odnosno kako je usmjerena.

Različiti utezi obješeni su o polugu (vidi sliku) s obje strane uporišne točke tako da svaki put poluga ostane u ravnoteži. Sile koje djeluju na polugu jednake su težinama tih tereta. Za svaki slučaj mjere se moduli sile i njihova ramena. Iz iskustva prikazanog na slici 154 jasno je da sila 2 N uravnotežuje snagu 4 N. U ovom slučaju, kao što se vidi sa slike, rame manje snage je 2 puta veće od ramena veće snage.

Na temelju takvih pokusa utvrđen je uvjet (pravilo) ravnoteže poluge.

Poluga je u ravnoteži kada su sile koje na nju djeluju 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 djeluju na polugu, l 1I l 2 , - ramena ovih sila (vidi sliku).

Pravilo ravnoteže poluge uspostavio je Arhimed oko 287. - 212. godine. PRIJE KRISTA e. (ali u zadnjem odlomku je rečeno da su poluge koristili Egipćani? Ili riječ "uspostavljen" ovdje igra važnu ulogu?)

Iz ovog pravila proizlazi da se manjom silom može uravnotežiti veća sila pomoću poluge. Neka je jedan krak poluge 3 puta veći od drugog (vidi sliku). Zatim primjenom sile od npr. 400 N u točki B možete podići kamen težine 1200 N. Za podizanje još većeg tereta potrebno je povećati duljinu kraka poluge na koji djeluje radnik.

Primjer. Radnik pomoću poluge podiže ploču mase 240 kg (vidi sliku 149). Kojom silom djeluje na veći krak poluge od 2,4 m ako je manji krak 0,6 m?

Zapišimo uvjete zadatka i riješimo ga.

S obzirom:

Riješenje:

Prema pravilu ravnoteže poluge, F1/F2 = l2/l1, odakle 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.

Odgovor: F1 = 600 N.

U našem primjeru, radnik svladava 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 ovom slučaju, rame manje snage treba biti duže od ramena veća snaga.

Trenutak moći.

Već znate pravilo ravnoteže poluge:

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

Koristeći svojstvo proporcije (umnožak njegovih krajnjih članova jednak je umnošku njegovih srednjih članova), zapisujemo ga u ovom obliku:

F 1l 1 = F 2 l 2 .

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

Umnožak modula sile koja rotira tijelo i njegovog ramena naziva se moment sile; označava se slovom M. To znači

Poluga je u ravnoteži pod djelovanjem dviju sila ako je moment sile koja je okreće u smjeru kazaljke na satu jednak momentu sile koja je okreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

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

M1 = M2

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

Moment sile, kao i svaka fizikalna veličina, može se izmjeriti. Za jedinicu momenta sile uzet je moment sile od 1 N, čiji je krak točno 1 m.

Ova jedinica se zove njutn metar (N m).

Moment sile karakterizira djelovanje sile i pokazuje da ono istodobno ovisi i o modulu sile i o njezinoj poluzi. Doista, već znamo, na primjer, da djelovanje sile na vrata ovisi i o veličini sile i o tome gdje je sila primijenjena. Što je lakše okrenuti vrata, sila koja djeluje na njih djeluje dalje od osi rotacije. Bolje je odvrnuti maticu dugim ključem nego kratkim. Što je lakše podići kantu iz bunara, duža je ručka vrata itd.

Poluge u tehnici, svakodnevnom životu i prirodi.

Pravilo poluge (ili pravilo trenutaka) u pozadini je djelovanja raznih vrsta alata i uređaja koji se koriste u tehnologiji i svakodnevnom životu gdje je potreban dobitak na snazi ​​ili putu.

U radu sa škarama imamo dobitak na snazi. Škare - ovo je poluga(sl.), čija se os rotacije odvija kroz vijak koji povezuje obje polovice škara. Djelujuća sila F 1 je snaga mišića ruke osobe koja drži škare. Protusila F 2 je sila otpora materijala koji se reže škarama. Ovisno o namjeni škara, njihov dizajn varira. Uredske škare, dizajnirane za rezanje papira, imaju duge oštrice i ručke koje su gotovo iste duljine. Nije potrebno rezanje papira velika snaga, a s dugom oštricom prikladnije je rezati u ravnoj liniji. Škare za rezanje lima (slika) imaju puno duže ručke od oštrica, budući da je otpor metala velik i da bi se uravnotežila potrebno je znatno povećati krak sile djelovanja. Više veća razlika između duljine ručki i udaljenosti reznog dijela i osi rotacije u rezači žice(Sl.), dizajniran za rezanje žice.

Poluge različite vrste dostupno na mnogim automobilima. Ručka šivaćeg stroja, pedale ili ručne kočnice bicikla, pedale automobila i traktora i tipke klavira, sve su to primjeri poluga koje se koriste u tim strojevima i alatima.

Primjeri upotrebe poluga su ručke škripaca i radnih stolova, poluga bušilice itd.

Djelovanje polužnih vaga temelji se na principu poluge (sl.). Skale treninga prikazane na slici 48 (str. 42) djeluju kao ravnokraka poluga . U decimalne ljestvice Rame na koje je obješena čaša s utezima je 10 puta duže od ramena koje nosi teret. To znatno olakšava vaganje velikih tereta. Kada vagate teret na decimalnoj vagi, trebali biste masu utega pomnožiti s 10.

Uređaj vaga za vaganje teretnih vagona automobila također se temelji na pravilu poluge.

Poluge se također nalaze u različite dijelove tijela životinja i ljudi. To su, na primjer, ruke, noge, čeljusti. Mnoge poluge mogu se pronaći u tijelu kukaca (čitajući knjigu o kukcima i građi njihova tijela), ptica, te u građi biljaka.

Primjena zakona ravnoteže poluge na blok.

Blok To je kotač s utorom, montiran u držač. Kroz utor bloka provlači se uže, sajla ili lanac.

Fiksni blok To se naziva blok čija je os fiksna i ne diže se ili spušta prilikom podizanja tereta (sl.).

Fiksni blok se može smatrati ravnokrakom polugom, u kojoj su krakovi sila jednaki polumjeru kotača (slika): OA = OB = r. Takav blok ne daje dobitak na snazi. ( F 1 = F 2), ali vam omogućuje promjenu smjera sile. Pomični blok - ovo je blok. čija se os diže i spušta zajedno s teretom (sl.). Na slici je prikazana odgovarajuća poluga: OKO- uporište poluge, OA- snaga ramena R I OB- snaga ramena F. Od ramena OB 2 puta rame OA, zatim snagu F 2 puta manje sile R:

F = P/2 .

Tako, pomični blok daje 2 puta povećanje snage .

To se može dokazati korištenjem pojma momenta sile. Kada je blok u ravnoteži, momenti sila F I R međusobno jednaki. Ali rame snage F 2 puta veća poluga R, a samim tim i sama moć F 2 puta manje sile R.

Obično se u praksi koristi kombinacija fiksnog i pomičnog bloka (sl.). Fiksni blok se koristi samo radi praktičnosti. Ne daje dobitak na snazi, ali mijenja smjer sile. Na primjer, omogućuje vam podizanje tereta dok stojite na tlu. Ovo je korisno za mnoge ljude ili radnike. Međutim, daje dobitak na snazi ​​2 puta veći od uobičajenog!

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

Jednostavni mehanizmi koje smo razmotrili koriste se za obavljanje rada u slučajevima kada je potrebno uravnotežiti drugu silu djelovanjem jedne sile.

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

Uravnotežavanjem dviju sila različitih veličina na polugu F 1 i F 2 (sl.), pokrenite polugu. Ispada da je u isto vrijeme točka primjene manje sile F 2 ide dalje s 2, i točku primjene veće sile F 1 - kraći put s 1. Nakon mjerenja ovih putanja i modula sila, nalazimo da su putanje koje prolaze točke primjene sila na polugu obrnuto proporcionalne silama:

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

Tako, djelujući na dugi krak poluge, dobivamo na snazi, ali usput isto toliko gubimo.

Proizvod sile F na putu s posla ima. Naši eksperimenti pokazuju da je rad sila primijenjenih na polugu međusobno jednak:

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

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

Korištenjem poluge možemo dobiti ili moć ili udaljenost. Primjenom sile na kratki krak poluge dobivamo na udaljenosti, ali isto toliko gubimo na snazi.

Postoji legenda da je Arhimed, oduševljen otkrićem pravila poluge, uzviknuo: "Dajte mi uporišnu točku i preokrenut ću Zemlju!"

Naravno, Arhimed se ne bi mogao nositi s takvim zadatkom čak i da je dobio uporišnu točku (koja je trebala biti izvan Zemlje) i polugu potrebne duljine.

Da bi se zemlja podigla samo 1 cm, dugačak krak poluge bi morao opisati luk ogromne duljine. Trebali bi milijuni godina da se dugi kraj poluge pomakne duž te staze, na primjer, brzinom od 1 m/s!

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

Uz pomoć pokretnog bloka možete mjeriti i uspoređivati ​​obavljeni rad. Da bi se pomoću pomičnog bloka podigao teret na visinu h, potrebno je pomaknuti kraj užeta za koji je pričvršćen dinamometar, kako iskustvo pokazuje (sl.), na visinu od 2h.

Tako, dobivši dvostruki dobitak na snazi, gube dva puta na putu, dakle, pomični blok ne daje dobitak u radu.

To je pokazala stoljetna praksa Nijedan od mehanizama ne daje dobitak u performansama. Koriste se raznim mehanizmima kako bi pobijedili u snazi ​​ili u putovanju, ovisno o uvjetima rada.

Već su stari znanstvenici znali pravilo primjenjivo na sve mehanizme: koliko god puta pobijedili u snazi, isto toliko puta izgubili u udaljenosti. Ovo pravilo je nazvano "zlatnim pravilom" mehanike.

Učinkovitost mehanizma.

Pri razmatranju dizajna i djelovanja poluge nismo uzeli u obzir trenje, kao ni težinu poluge. pod ovim idealnim uvjetima, rad koji izvrši primijenjena sila (nazvat ćemo ga radom puna), jednako je koristan raditi na dizanju tereta ili svladavanju bilo kakvog otpora.

U praksi je ukupni rad mehanizma uvijek malo veći od korisnog rada.

Dio rada vrši se protiv sile trenja u mehanizmu i pomicanjem njegovih pojedinih dijelova. Dakle, pri korištenju pomičnog bloka morate dodatno obaviti rad na podizanju samog bloka, užeta i odrediti silu trenja u osi bloka.

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

Gore< Аз или Ап / Аз < 1.

Omjer korisnog rada prema ukupnom radu naziva se učinkovitost mehanizma.

Faktor učinkovitosti se skraćeno naziva učinkovitost.

Učinkovitost = Ap / Az.

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

η = Ap / Az · 100%.

Primjer: Teret mase 100 kg obješen je na kratki krak poluge. Da bi se podigao, na dugu ruku djeluje sila od 250 N. Teret se podiže na visinu h1 = 0,08 m, a točka primjene pokretačka snaga pao na visinu h2 = 0,4 m. Odredite učinkovitost poluge.

Zapišimo uvjete zadatka i riješimo ga.

S obzirom :

Riješenje :

η = Ap / Az · 100%.

Ukupni (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%.

Odgovor : η = 80%.

ali " zlatno pravilo"i u ovom slučaju se provodi. Dio korisnog rada - 20% - troši se na svladavanje trenja u osi poluge i otpora zraka, kao i na kretanje same poluge.

Učinkovitost bilo kojeg mehanizma uvijek je manja od 100%. Prilikom projektiranja mehanizama ljudi nastoje povećati njihovu učinkovitost. Da bi se to postiglo, smanjuje se trenje u osovinama mehanizama i njihova težina.

energija.

U pogonima i tvornicama strojeve i strojeve pokreću elektromotori, koji troše električna energija(otuda naziv).