Halos lahat, nang walang pag-aalinlangan, ay sasagot: sa pangalawa. At sila ay magiging mali. Ang kabaligtaran ay totoo. Sa pisika, inilarawan ang gawaing mekanikal na may mga sumusunod na kahulugan: Ang mekanikal na gawain ay ginagawa kapag ang isang puwersa ay kumikilos sa isang katawan at ito ay gumagalaw. Ang gawaing mekanikal ay direktang proporsyonal sa puwersang inilapat at ang distansyang nilakbay.

Formula ng mekanikal na trabaho

Ang gawaing mekanikal ay tinutukoy ng formula:

kung saan ang A ay trabaho, ang F ay puwersa, ang s ay ang distansyang nilakbay.

POTENSYAL(potensyal na pag-andar), isang konsepto na nagpapakilala sa isang malawak na klase ng mga physical force field (electric, gravitational, atbp.) at mga field sa pangkalahatan pisikal na dami, na kinakatawan ng mga vectors (fluid velocity field, atbp.). Sa pangkalahatang kaso, ang potensyal ng vector field a( x,y,z) ay tulad ng isang scalar function u(x,y,z) na a=grad

35. Mga konduktor sa isang electric field. Kapasidad ng kuryente.Mga konduktor sa isang electric field. Ang mga konduktor ay mga sangkap na nailalarawan sa pagkakaroon sa kanila ng isang malaking bilang ng mga libreng carrier ng singil na maaaring lumipat sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field. Kasama sa mga konduktor ang mga metal, electrolyte, at carbon. Sa mga metal, ang mga carrier ng mga libreng singil ay ang mga electron ng mga panlabas na shell ng mga atomo, na, kapag nakikipag-ugnayan ang mga atomo, ganap na nawawalan ng koneksyon sa "kanilang" mga atomo at naging pag-aari ng buong konduktor sa kabuuan. Ang mga libreng electron ay nakikilahok sa thermal motion tulad ng mga molekula ng gas at maaaring lumipat sa metal sa anumang direksyon. Kapasidad ng kuryente- katangian ng isang konduktor, isang sukatan ng kakayahang makaipon ng singil sa kuryente. Sa electrical circuit theory, ang capacitance ay ang mutual capacitance sa pagitan ng dalawang conductor; parameter ng isang capacitive elemento ng isang de-koryenteng circuit, na ipinakita sa anyo ng isang dalawang-terminal na network. Ang kapasidad na ito ay tinukoy bilang ratio ng dami singil ng kuryente sa potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga konduktor na ito

36. Kapasidad ng isang parallel-plate capacitor.

Kapasidad ng isang parallel plate capacitor.

yun. Ang kapasidad ng isang flat capacitor ay nakasalalay lamang sa laki, hugis at dielectric na pare-pareho nito. Upang lumikha ng isang mataas na kapasidad na kapasitor, kinakailangan upang madagdagan ang lugar ng mga plato at bawasan ang kapal ng dielectric layer.

37. Magnetic na pakikipag-ugnayan ng mga alon sa isang vacuum. Batas ng Ampere.Batas ng Ampere. Noong 1820, si Ampère (siyentistang Pranses (1775-1836)) ay nag-eksperimentong nagtatag ng batas kung saan maaaring kalkulahin ng isang tao. puwersang kumikilos sa isang elemento ng konduktor na may haba na nagdadala ng kasalukuyang.

kung saan ang vector ng magnetic induction, ay ang vector ng elemento ng haba ng conductor na iginuhit sa direksyon ng kasalukuyang.

Force modulus , kung saan ang anggulo sa pagitan ng direksyon ng kasalukuyang sa konduktor at ang direksyon ng magnetic field induction. Para sa isang tuwid na konduktor ng haba na nagdadala ng kasalukuyang sa isang pare-parehong larangan

Ang direksyon ng kumikilos na puwersa ay maaaring matukoy gamit mga panuntunan sa kaliwang kamay:

Kung ang palad ng kaliwang kamay ay nakaposisyon upang ang normal (sa kasalukuyang) bahagi magnetic field ipinasok ang palad, at ang apat na pinalawak na mga daliri ay nakadirekta kasama ang kasalukuyang, pagkatapos ay ipahiwatig ng hinlalaki ang direksyon kung saan kumikilos ang puwersa ng Ampere.

38. Lakas ng magnetic field. Batas ng Biot-Savart-LaplaceLakas ng magnetic field(karaniwang pagtatalaga N ) - vector pisikal na bilang, katumbas ng pagkakaiba ng vector magnetic induction B At magnetization vector J .

SA International System of Units (SI): saan- magnetic pare-pareho.

Batas ng BSL. Ang batas na tumutukoy sa magnetic field ng isang indibidwal na kasalukuyang elemento

39. Mga aplikasyon ng batas ng Bio-Savart-Laplace. Para sa direktang kasalukuyang field

Para sa isang pabilog na pagliko.

At para sa solenoid

40. Magnetic field induction Ang magnetic field ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang vector quantity, na tinatawag na magnetic field induction (isang vector quantity na isang puwersa na katangian ng magnetic field sa isang partikular na punto sa espasyo). MI. (B) hindi ito isang puwersa na kumikilos sa mga konduktor, ito ay isang dami na matatagpuan sa pamamagitan ng puwersang ito gamit ang sumusunod na formula: B=F / (I*l) (Sa salita: MI vector module. Ang (B) ay katumbas ng ratio ng modulus ng puwersa F, kung saan kumikilos ang magnetic field sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor na matatagpuan patayo sa mga magnetic na linya, sa kasalukuyang lakas sa conductor I at ang haba ng conductor l. Ang magnetic induction ay nakasalalay lamang sa magnetic field. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang induction ay maaaring ituring na isang quantitative na katangian ng isang magnetic field. Tinutukoy nito kung anong puwersa (Lorentz force) ang magnetic field na kumikilos sa isang singil na gumagalaw sa bilis. Ang MI ay sinusukat sa teslas (1 Tesla). Sa kasong ito, 1 T=1 N/(A*m). May direksyon ang MI. Sa graphically maaari itong i-sketch sa anyo ng mga linya. Sa isang pare-parehong magnetic field, ang mga linya ng MI ay parallel, at ang MI vector ay ididirekta sa parehong paraan sa lahat ng mga punto. Sa kaso ng isang hindi pantay na magnetic field, halimbawa, isang field sa paligid ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor, ang magnetic induction vector ay magbabago sa bawat punto ng espasyo sa paligid ng conductor, at ang mga tangent sa vector na ito ay lilikha ng mga concentric na bilog sa paligid ng conductor. .

41. Paggalaw ng isang particle sa isang magnetic field. Lorentz force. a) - Kung ang isang particle ay lumilipad papunta sa isang rehiyon ng isang pare-parehong magnetic field, at ang vector V ay patayo sa vector B, pagkatapos ito ay gumagalaw sa isang bilog na radius R=mV/qB, dahil ang Lorentz force Fl=mV^2 Ang /R ay gumaganap ng papel ng isang sentripetal na puwersa. Ang panahon ng rebolusyon ay katumbas ng T=2piR/V=2pim/qB at hindi ito nakadepende sa bilis ng particle (Totoo lamang ito para sa 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.

Ang magnetic force ay tinutukoy ng kaugnayan: Fl = q·V·B·sina (q ay ang magnitude ng gumagalaw na singil; V ang modulus ng bilis nito; B ang modulus ng magnetic field induction vector; alpha ay ang anggulo sa pagitan ng vector V at vector B) Ang puwersa ng Lorentz ay patayo sa bilis at samakatuwid ay hindi ito gumagana, hindi binabago ang modulus ng bilis ng pagsingil at ang kinetic energy nito. Ngunit ang direksyon ng bilis ay patuloy na nagbabago. Ang puwersa ng Lorentz ay patayo sa mga vectors B at v, at ang direksyon nito ay tinutukoy gamit ang parehong panuntunan sa kaliwang kamay bilang direksyon ng puwersa ng Ampere: kung ang kaliwang kamay ay nakaposisyon upang ang bahagi ng magnetic induction B, patayo sa bilis ng singil, pumapasok sa palad, at ang apat na daliri ay nakadirekta kasama ang paggalaw ng positibong singil (laban sa paggalaw ng negatibo), pagkatapos ay ang hinlalaki na nakayuko 90 degrees ay magpapakita ng direksyon ng Lorentz force F l na kumikilos sa ang bayad.

Sa pisika, ang konsepto ng "trabaho" ay may ibang kahulugan kaysa sa ginagamit sa pang-araw-araw na buhay. Sa partikular, ang terminong "trabaho" ay ginagamit kapag ang isang pisikal na puwersa ay nagiging sanhi ng paggalaw ng isang bagay. Sa pangkalahatan, kung ang isang malakas na puwersa ay nagiging sanhi ng isang bagay na lumipat nang napakalayo, pagkatapos ay maraming trabaho ang ginagawa. At kung ang puwersa ay maliit o ang bagay ay hindi gumagalaw nang napakalayo, kung gayon ang isang maliit na halaga ng trabaho ay tapos na. Ang puwersa ay maaaring kalkulahin gamit ang formula: Trabaho = F × D × cosine(θ), kung saan F = puwersa (sa Newtons), D = displacement (sa metro), at θ = anggulo sa pagitan ng force vector at direksyon ng paggalaw.

Mga hakbang

Bahagi 1

1. Hanapin ang direksyon ng force vector at ang direksyon ng paggalaw. Upang makapagsimula, mahalagang matukoy muna kung saang direksyon gumagalaw ang bagay, pati na rin kung saan inilalapat ang puwersa. Tandaan na ang mga bagay ay hindi palaging gumagalaw ayon sa puwersang inilapat sa kanila - halimbawa, kung hihilahin mo ang isang maliit na cart sa pamamagitan ng hawakan, pagkatapos ay maglalapat ka ng isang dayagonal na puwersa (kung ikaw ay mas matangkad kaysa sa cart) upang ilipat ito pasulong . Sa seksyong ito, gayunpaman, haharapin natin ang mga sitwasyon kung saan ang puwersa (pagsisikap) at paggalaw ng isang bagay mayroon parehong direksyon. Para sa impormasyon kung paano makahanap ng trabaho kapag ang mga item na ito Hindi may parehong direksyon, basahin sa ibaba.

   • Upang gawing madaling maunawaan ang prosesong ito, sundan natin ang isang halimbawang problema. Sabihin nating ang isang laruang karwahe ay hinihila ng tren sa harap nito. Sa kasong ito, ang force vector at ang direksyon ng paggalaw ng tren ay tumuturo sa parehong landas - pasulong. Sa mga susunod na hakbang, gagamitin namin ang impormasyong ito upang makatulong na mahanap ang gawaing isinagawa ng bagay.

2. Hanapin ang displacement ng bagay. Ang unang variable D o offset na kailangan namin para sa work formula ay kadalasang madaling mahanap. Ang displacement ay ang layo lamang ng puwersa na nagdulot ng paggalaw ng isang bagay mula sa orihinal nitong posisyon. Sa mga problemang pang-edukasyon, ang impormasyong ito ay kadalasang ibinibigay (kilala) o maaaring mahinuha (matatagpuan) mula sa iba pang impormasyon sa problema. Sa totoong buhay, ang kailangan mo lang gawin upang mahanap ang displacement ay sukatin ang distansya ng paggalaw ng mga bagay.

   • Tandaan na ang mga yunit ng distansya ay dapat nasa metro sa formula upang makalkula ang trabaho.
   • Sa aming halimbawa ng laruang tren, sabihin nating nahanap natin ang gawaing ginawa ng tren habang dumadaan ito sa riles. Kung ito ay magsisimula sa isang tiyak na punto at huminto sa isang lugar na halos 2 metro sa kahabaan ng track, maaari naming gamitin 2 metro para sa aming halaga ng "D" sa formula.

3. Hanapin ang puwersa na inilapat sa bagay. Susunod, hanapin ang dami ng puwersa na ginamit upang ilipat ang bagay. Ito ay isang sukatan ng "lakas" ng puwersa - mas malaki ang magnitude nito, mas itinutulak nito ang bagay at mas mabilis itong bumibilis. Kung ang magnitude ng puwersa ay hindi ibinigay, maaari itong makuha mula sa masa at acceleration ng displacement (ipagpalagay na walang iba pang magkasalungat na pwersa na kumikilos dito) gamit ang formula F = M × A.

   • Tandaan na ang mga yunit ng puwersa ay dapat nasa Newtons upang makalkula ang formula ng trabaho.
   • Sa ating halimbawa, ipagpalagay natin na hindi natin alam ang laki ng puwersa. Gayunpaman, ipagpalagay natin na alam namin na ang laruang tren ay may bigat na 0.5 kg at ang puwersa ay nagiging sanhi ng pagbilis nito sa bilis na 0.7 metro/segundo 2 . Sa kasong ito, mahahanap natin ang halaga sa pamamagitan ng pagpaparami ng M × A = 0.5 × 0.7 = 0.35 Newton.

4. Multiply Force x Distansya. Kapag nalaman mo na ang dami ng puwersang kumikilos sa iyong bagay at ang distansya na inilipat nito, ang iba ay madali na. I-multiply lang ang dalawang value na ito sa isa't isa para makuha ang work value.

   • Oras na para lutasin ang ating halimbawang problema. Dahil sa force value na 0.35 Newton at isang displacement value na 2 metro, ang aming sagot ay isang bagay ng simpleng multiplikasyon: 0.35 × 2 = 0.7 Joule.
   • Maaaring napansin mo na sa formula na ibinigay sa panimula, mayroong karagdagang bahagi sa formula: cosine (θ). Tulad ng tinalakay sa itaas, sa halimbawang ito ang puwersa at direksyon ng paggalaw ay inilalapat sa parehong direksyon. Nangangahulugan ito na ang anggulo sa pagitan ng mga ito ay 0 o. Dahil ang cosine(0) = 1, hindi namin kailangang isama ito - i-multiply lang namin sa 1.

5. Ipahayag ang iyong sagot sa Joules. Sa pisika, ang mga halaga para sa trabaho (at maraming iba pang dami) ay halos palaging ibinibigay sa isang yunit na tinatawag na Joule. Ang isang joule ay tinukoy bilang 1 Newton ng puwersa na inilapat bawat metro, o sa madaling salita, 1 Newton × metro. Makatuwiran ito - dahil pinaparami mo ang distansya sa pamamagitan ng puwersa, lohikal na ang sagot na makukuha mo ay magkakaroon ng isang yunit ng pagsukat na katumbas ng yunit ng magnitude ng iyong puwersa na natitiklop ang distansya.

   Bahagi 2

   Pagkalkula ng trabaho gamit ang angular na puwersa

   1. Hanapin ang puwersa at displacement gaya ng dati. Sa itaas ay hinarap namin ang isang problema kung saan ang isang bagay ay gumagalaw sa parehong direksyon tulad ng puwersa na inilalapat dito. Sa katotohanan, hindi ito palaging nangyayari. Sa mga kaso kung saan ang puwersa at paggalaw ng isang bagay ay nasa dalawang magkaibang direksyon, ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang direksyon ay dapat ding isama sa equation upang makakuha ng tumpak na resulta. Una, hanapin ang magnitude ng puwersa at displacement ng bagay gaya ng karaniwan mong ginagawa.

      • Tingnan natin ang isa pang halimbawa ng problema. Sa kasong ito, sabihin nating hinihila natin ang laruang tren pasulong tulad ng sa halimbawang problema sa itaas, ngunit sa pagkakataong ito ay talagang humihila tayo pataas sa isang diagonal na anggulo. Isasaalang-alang natin ito sa susunod na hakbang, ngunit sa ngayon ay mananatili tayo sa mga pangunahing kaalaman: ang paggalaw ng tren at ang dami ng puwersang kumikilos dito. Para sa aming mga layunin, sabihin nating ang puwersa ay may magnitude 10 Newton at siya rin ang nagmaneho 2 metro pasulong tulad ng dati.

   2. Hanapin ang anggulo sa pagitan ng force vector at ng displacement. Hindi tulad ng mga halimbawa sa itaas na may puwersa na nasa ibang direksyon kaysa sa paggalaw ng bagay, kailangan mong hanapin ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang direksyon sa mga tuntunin ng anggulo sa pagitan nila. Kung ang impormasyong ito ay hindi ibinigay sa iyo, maaaring kailanganin mong sukatin ang anggulo sa iyong sarili o mahinuha ito mula sa iba pang impormasyon sa problema.

      • Para sa aming halimbawang problema, ipagpalagay na ang puwersa na inilalapat ay humigit-kumulang 60 o sa itaas ng pahalang na eroplano. Kung ang tren ay dumiretso pa rin sa unahan (iyon ay, pahalang), ang anggulo sa pagitan ng vector ng puwersa at ng paggalaw ng tren ay magiging 60 o.

   3. Multiply Force × Distansya × Cosine(θ). Kapag nalaman mo na ang displacement ng bagay, ang dami ng puwersang kumikilos dito, at ang anggulo sa pagitan ng force vector at ang paggalaw nito, ang solusyon ay halos kasingdali ng hindi isinasaalang-alang ang anggulo. Kunin lamang ang cosine ng anggulo (maaaring kailanganin mo ng siyentipikong calculator para dito) at i-multiply ito sa puwersa at displacement upang mahanap ang sagot sa iyong problema sa Joules.

      • Lutasin natin ang isang halimbawa ng ating problema. Gamit ang isang calculator nakita namin na ang cosine ng 60 o ay katumbas ng 1/2. Kasama ito sa formula, malulutas natin ang problema tulad ng sumusunod: 10 Newtons × 2 metro × 1/2 = 10 Joule.

   Bahagi 3

   Gamit ang Halaga ng Trabaho

   1. Baguhin ang formula upang mahanap ang distansya, puwersa, o anggulo. Ang formula ng trabaho na ibinigay sa itaas ay hindi Basta kapaki-pakinabang para sa paghahanap ng trabaho - ito ay mahalaga din para sa paghahanap ng anumang mga variable sa isang equation kapag alam mo na ang halaga ng trabaho. Sa mga kasong ito, ihiwalay lang ang variable na iyong hinahanap at lutasin ang equation ayon sa mga pangunahing tuntunin ng algebra.

      • Halimbawa, sabihin nating alam natin na ang ating tren ay hinihila nang may lakas na 20 Newtons sa isang diagonal na anggulo na higit sa 5 metro ng track upang magawa ang 86.6 Joules ng trabaho. Gayunpaman, hindi namin alam ang anggulo ng vector ng puwersa. Upang mahanap ang anggulo, ihihiwalay lang natin ang variable na ito at lutasin ang equation tulad ng sumusunod: 86.6 = 20 × 5 × Cosine(θ) 86.6/100 = Cosine(θ) Arccos(0.866) = θ = 30 o

   2. Hatiin sa oras na ginugol sa paglipat upang mahanap ang kapangyarihan. Sa pisika, ang gawain ay malapit na nauugnay sa isa pang uri ng pagsukat na tinatawag na kapangyarihan. Ang kapangyarihan ay isang paraan lamang ng pagtukoy sa dami ng bilis kung saan ang trabaho ay isinasagawa sa isang partikular na sistema sa loob ng mahabang panahon. Kaya't upang mahanap ang kapangyarihan, ang kailangan mo lang gawin ay hatiin ang gawaing ginamit upang ilipat ang bagay sa oras na kinakailangan upang makumpleto ang paglipat. Ang mga sukat ng kapangyarihan ay ipinahayag sa mga yunit ng W (na katumbas ng Joule/segundo).

      • Halimbawa, para sa halimbawang problema sa hakbang sa itaas, sabihin nating tumagal ng 12 segundo upang ilipat ang tren nang 5 metro. Sa kasong ito, ang kailangan mo lang gawin ay hatiin ang gawaing ginawa upang ilipat ito ng 5 metro (86.6 J) sa 12 segundo upang mahanap ang sagot upang makalkula ang kapangyarihan: 86.6/12 = " 7.22 W.

   3. Gamitin ang formula na TME i + W nc = TME f upang mahanap ang mekanikal na enerhiya sa system. Ang trabaho ay maaari ding gamitin upang mahanap ang dami ng enerhiya na nakapaloob sa isang sistema. Sa itaas na formula TME i = inisyal kabuuang mekanikal na enerhiya sa TME system f = pangwakas kabuuang mekanikal na enerhiya sa sistema at W nc = gawaing ginawa sa mga sistema ng komunikasyon dahil sa mga di-konserbatibong pwersa. . Sa pormula na ito, kung ang puwersa ay inilapat sa direksyon ng paggalaw, kung gayon ito ay positibo, at kung pinindot nito (laban) dito, kung gayon ito ay negatibo. Tandaan na ang parehong mga variable ng enerhiya ay matatagpuan gamit ang formula (½)mv 2, kung saan m = mass at V = volume.

      • Halimbawa, para sa halimbawang problema sa dalawang hakbang sa itaas, ipagpalagay na ang tren sa una ay may kabuuang mekanikal na enerhiya na 100 J. Dahil ang puwersa sa problema ay hinihila ang tren sa direksyong tinatahak na nito, ito ay positibo. Sa kasong ito, ang huling enerhiya ng tren ay TME i + W nc = 100 + 86.6 = 186.6 J.
      • Tandaan na ang mga di-konserbatibong pwersa ay mga puwersa na ang kapangyarihang makaapekto sa acceleration ng isang bagay ay nakasalalay sa landas na dinaanan ng bagay. Ang friction ay isang magandang halimbawa - ang isang bagay na itinutulak sa isang maikli, tuwid na landas ay mararamdaman ang mga epekto ng friction sa loob ng maikling panahon, habang ang isang bagay na itinutulak sa isang mahaba, paikot-ikot na landas patungo sa parehong huling lokasyon ay makakaramdam ng higit na alitan sa pangkalahatan .
   • Kung namamahala ka upang malutas ang problema, pagkatapos ay ngumiti at maging masaya para sa iyong sarili!
   • Magsanay sa paglutas ng maraming problema hangga't maaari upang matiyak ang kumpletong pag-unawa.
   • Patuloy na magsanay, at subukang muli kung hindi ka magtagumpay sa unang pagkakataon.
   • Pag-aralan ang mga sumusunod na punto tungkol sa trabaho:
     • Ang gawaing ginawa ng isang puwersa ay maaaring maging positibo o negatibo. (Sa ganitong kahulugan, ang mga terminong "positibo o negatibo" ay may kahulugang matematikal, ngunit ang kanilang karaniwang kahulugan).
     • Ang gawaing ginawa ay negatibo kapag ang puwersa ay kumikilos sa kabaligtaran ng direksyon sa displacement.
     • Ang gawaing ginawa ay positibo kapag ang puwersa ay nasa direksyon ng displacement.

Sa pang-araw-araw na buhay, madalas tayong nakakatagpo ng isang konsepto tulad ng trabaho. Ano ang ibig sabihin ng salitang ito sa pisika at kung paano matukoy ang gawain ng nababanat na puwersa? Malalaman mo ang mga sagot sa mga tanong na ito sa artikulo.

Gawaing mekanikal

Ang trabaho ay isang scalar algebraic na dami na nagpapakilala sa relasyon sa pagitan ng puwersa at displacement. Kung ang direksyon ng dalawang variable na ito ay magkakasabay, ito ay kinakalkula gamit ang sumusunod na formula:

• F- module ng force vector na gumagawa ng trabaho;
• S- displacement vector module.

Ang puwersa na kumikilos sa isang katawan ay hindi palaging gumagana. Halimbawa, ang gawaing ginawa ng gravity ay zero kung ang direksyon nito ay patayo sa paggalaw ng katawan.

Kung ang force vector ay bumubuo ng isang di-zero na anggulo na may displacement vector, pagkatapos ay isa pang formula ang dapat gamitin upang matukoy ang gawain:

A=FScosα

α - ang anggulo sa pagitan ng puwersa at displacement vectors.

Ibig sabihin, gawaing mekanikal ay ang produkto ng projection ng puwersa sa direksyon ng displacement at ang module ng displacement, o ang produkto ng projection ng displacement sa direksyon ng puwersa at ang module ng puwersang ito.

Tanda ng mekanikal na trabaho

Depende sa direksyon ng puwersa na nauugnay sa paggalaw ng katawan, ang gawain A ay maaaring:

• positibo (0°≤ α<90°);
• negatibo (90°<α≤180°);
• katumbas ng zero (α=90°).

Kung A>0, ang bilis ng katawan ay tumataas. Ang isang halimbawa ay ang isang mansanas na nahuhulog mula sa isang puno patungo sa lupa. Sa A<0 сила препятствует ускорению тела. Например, действие силы трения скольжения.

Ang yunit ng trabaho ng SI (International System of Units) ay Joule (1N*1m=J). Ang isang joule ay ang gawaing ginawa ng isang puwersa, ang halaga nito ay 1 Newton, kapag ang isang katawan ay gumagalaw ng 1 metro sa direksyon ng puwersa.

Trabaho ng nababanat na puwersa

Ang gawain ng puwersa ay maaari ding matukoy nang grapiko. Upang gawin ito, kalkulahin ang lugar ng curvilinear figure sa ilalim ng graph F s (x).

Kaya, mula sa graph ng pag-asa ng nababanat na puwersa sa pagpahaba ng tagsibol, maaaring makuha ng isa ang formula para sa gawain ng nababanat na puwersa.

Ito ay katumbas ng:

A=kx 2/2

• k- tigas;
• x- ganap na pagpahaba.

Ano ang natutunan natin?

Ang mekanikal na gawain ay ginagawa kapag ang isang puwersa ay inilapat sa isang katawan, na humahantong sa paggalaw ng katawan. Depende sa anggulo na nagaganap sa pagitan ng puwersa at ng displacement, ang trabaho ay maaaring zero o may negatibo o positibong senyales. Gamit ang halimbawa ng elastic force, natutunan mo ang tungkol sa isang graphical na paraan para sa pagtukoy ng trabaho.

Ang bawat katawan na gumagawa ng isang paggalaw ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng trabaho. Sa madaling salita, inilalarawan nito ang pagkilos ng mga puwersa.

Ang trabaho ay tinukoy bilang:
Ang produkto ng modulus ng puwersa at ang landas na nilakbay ng katawan, na pinarami ng cosine ng anggulo sa pagitan ng direksyon ng puwersa at paggalaw.

Ang trabaho ay sinusukat sa Joules:
1 [J] = = [kg* m2/s2]

Halimbawa, ang katawan A, sa ilalim ng impluwensya ng puwersa ng 5 N, ay naglakbay ng 10 m. Tukuyin ang gawaing ginawa ng katawan.

Dahil ang direksyon ng paggalaw at ang pagkilos ng puwersa ay nagtutugma, ang anggulo sa pagitan ng force vector at ang displacement vector ay magiging katumbas ng 0°. Ang formula ay pasimplehin dahil ang cosine ng isang anggulo ng 0° ay katumbas ng 1.

Ang pagpapalit ng mga paunang parameter sa formula, nakita namin:
A= 15 J.

Isaalang-alang natin ang isa pang halimbawa: ang isang katawan na tumitimbang ng 2 kg, na gumagalaw na may acceleration na 6 m/s2, ay naglakbay ng 10 m. Tukuyin ang gawaing ginawa ng katawan kung ito ay gumagalaw paitaas kasama ang isang inclined plane sa isang anggulo na 60°.

Upang magsimula, kalkulahin natin kung gaano karaming puwersa ang kailangang ilapat upang makapagbigay ng acceleration na 6 m/s2 sa katawan.

F = 2 kg * 6 m/s2 = 12 H.
Sa ilalim ng impluwensya ng isang puwersa ng 12N, ang katawan ay lumipat ng 10 m. Ang gawain ay maaaring kalkulahin gamit ang kilalang formula:

Kung saan, ang a ay katumbas ng 30°. Ang pagpapalit ng paunang data sa formula na nakukuha natin:
A= 103.2 J.

kapangyarihan

Maraming makina at mekanismo ang gumaganap ng parehong gawain sa iba't ibang yugto ng panahon. Upang ihambing ang mga ito, ipinakilala ang konsepto ng kapangyarihan.
Ang kapangyarihan ay isang dami na nagpapakita ng dami ng gawaing ginawa sa bawat yunit ng oras.

Ang kapangyarihan ay sinusukat sa Watts, pagkatapos ng Scottish engineer na si James Watt.
1 [Watt] = 1 [J/s].

Halimbawa, ang isang malaking crane ay nagtaas ng kargada na tumitimbang ng 10 tonelada sa taas na 30 m sa loob ng 1 minuto. Isang maliit na crane ang nagtaas ng 2 toneladang brick sa parehong taas sa loob ng 1 minuto. Ihambing ang mga kapasidad ng crane.
Tukuyin natin ang gawaing ginagawa ng mga crane. Ang load ay tumataas ng 30m, habang nilalampasan ang puwersa ng gravity, kaya ang puwersa na ginugol sa pag-angat ng load ay magiging katumbas ng puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng Earth at ng load (F = m * g). At ang trabaho ay ang produkto ng mga puwersa sa pamamagitan ng distansya na nilakbay ng mga load, iyon ay, sa pamamagitan ng taas.

Para sa isang malaking crane A1 = 10,000 kg * 30 m * 10 m/s2 = 3,000,000 J, at para sa isang maliit na crane A2 = 2,000 kg * 30 m * 10 m/s2 = 600,000 J.
Ang kapangyarihan ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng paghahati ng trabaho sa oras. Itinaas ng dalawang crane ang load sa loob ng 1 minuto (60 segundo).

Mula rito:
N1 = 3,000,000 J/60 s = 50,000 W = 50 kW.
N2 = 600,000 J/ 60 s = 10,000 W = 10 kW.
Mula sa data sa itaas ay malinaw na nakikita na ang unang crane ay 5 beses na mas malakas kaysa sa pangalawa.

Pangunahing teoretikal na impormasyon

Gawaing mekanikal

Ang mga katangian ng enerhiya ng paggalaw ay ipinakilala batay sa konsepto gawaing mekanikal o puwersang trabaho. Trabaho na ginawa ng isang palaging puwersa F, ay isang pisikal na dami na katumbas ng produkto ng force at displacement moduli na pinarami ng cosine ng anggulo sa pagitan ng mga vector ng puwersa. F at mga galaw S:

Ang trabaho ay isang scalar na dami. Maaari itong maging positibo (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). Sa α = 90° ang gawaing ginawa ng puwersa ay zero. Sa sistema ng SI, ang trabaho ay sinusukat sa joules (J). Ang isang joule ay katumbas ng gawaing ginawa ng puwersa ng 1 newton upang ilipat ang 1 metro sa direksyon ng puwersa.

Kung nagbabago ang puwersa sa paglipas ng panahon, pagkatapos ay upang mahanap ang trabaho, bumuo ng isang graph ng puwersa laban sa displacement at hanapin ang lugar ng figure sa ilalim ng graph - ito ang gawain:

Isang halimbawa ng puwersa na ang modulus ay nakasalalay sa coordinate (displacement) ay ang elastic force ng spring, na sumusunod sa batas ni Hooke ( F kontrol = kx).

kapangyarihan

Ang gawaing ginawa ng puwersa sa bawat yunit ng oras ay tinatawag kapangyarihan. kapangyarihan P(minsan ay tinutukoy ng titik N) – pisikal na dami na katumbas ng ratio ng trabaho A sa isang yugto ng panahon t kung saan natapos ang gawaing ito:

Kinakalkula ng formula na ito average na kapangyarihan, ibig sabihin. kapangyarihan sa pangkalahatan ay nagpapakilala sa proseso. Kaya, ang trabaho ay maaari ding ipahayag sa mga tuntunin ng kapangyarihan: A = Pt(kung, siyempre, ang kapangyarihan at oras ng paggawa ng gawain ay kilala). Ang yunit ng kapangyarihan ay tinatawag na watt (W) o 1 joule bawat segundo. Kung pare-pareho ang paggalaw, kung gayon:

Gamit ang formula na ito maaari nating kalkulahin instant kapangyarihan(kapangyarihan sa isang naibigay na oras), kung sa halip na bilis ay pinapalitan natin ang halaga ng agarang bilis sa formula. Paano mo malalaman kung anong kapangyarihan ang magbilang? Kung ang problema ay humihingi ng kapangyarihan sa isang sandali sa oras o sa ilang mga punto sa kalawakan, kung gayon ang madalian ay isinasaalang-alang. Kung magtatanong sila tungkol sa kapangyarihan sa isang tiyak na tagal ng panahon o bahagi ng ruta, pagkatapos ay hanapin ang average na kapangyarihan.

Kahusayan - salik ng kahusayan, ay katumbas ng ratio ng kapaki-pakinabang na trabaho sa ginastos, o kapaki-pakinabang na kapangyarihan na ginastos:

Aling gawain ang kapaki-pakinabang at alin ang nasasayang ay tinutukoy mula sa mga kondisyon ng isang partikular na gawain sa pamamagitan ng lohikal na pangangatwiran. Halimbawa, kung ang isang kreyn ay gumagawa ng gawain ng pagbubuhat ng isang load sa isang tiyak na taas, kung gayon ang kapaki-pakinabang na gawain ay ang gawain ng pagbubuhat ng kargamento (dahil ito ay para sa layuning ito na ang kreyn ay nilikha), at ang ginugol na trabaho ay magiging ang gawaing ginawa ng de-koryenteng motor ng kreyn.

Kaya, ang kapaki-pakinabang at ginugol na kapangyarihan ay walang mahigpit na kahulugan, at matatagpuan sa pamamagitan ng lohikal na pangangatwiran. Sa bawat gawain, tayo mismo ang dapat matukoy kung ano sa gawaing ito ang layunin ng paggawa (kapaki-pakinabang na gawain o kapangyarihan), at kung ano ang mekanismo o paraan ng paggawa ng lahat ng gawain (ginastos na kapangyarihan o trabaho).

Sa pangkalahatan, ang kahusayan ay nagpapakita kung gaano kahusay ang isang mekanismo na nagko-convert ng isang uri ng enerhiya sa isa pa. Kung ang kapangyarihan ay nagbabago sa paglipas ng panahon, ang gawain ay matatagpuan bilang ang lugar ng figure sa ilalim ng graph ng kapangyarihan laban sa oras:

Kinetic energy

Ang pisikal na dami na katumbas ng kalahati ng produkto ng masa ng isang katawan at ang parisukat ng bilis nito ay tinatawag kinetic energy ng katawan (energy of movement):

Iyon ay, kung ang isang kotse na tumitimbang ng 2000 kg ay gumagalaw sa bilis na 10 m/s, kung gayon mayroon itong kinetic energy na katumbas ng E k = 100 kJ at may kakayahang gumawa ng 100 kJ ng trabaho. Ang enerhiya na ito ay maaaring maging init (kapag ang isang kotse ay nagpreno, ang mga gulong ng mga gulong, ang kalsada at ang mga disc ng preno) o maaaring gastusin sa pagpapapangit ng kotse at ang katawan na nabangga ng kotse (sa isang aksidente). Kapag kinakalkula ang kinetic energy, hindi mahalaga kung saan gumagalaw ang kotse, dahil ang enerhiya, tulad ng trabaho, ay isang scalar na dami.

Ang isang katawan ay may enerhiya kung ito ay makakagawa. Halimbawa, ang isang gumagalaw na katawan ay may kinetic energy, i.e. enerhiya ng paggalaw, at may kakayahang gumawa ng trabaho upang i-deform ang mga katawan o magbigay ng acceleration sa mga katawan kung saan nagkakaroon ng banggaan.

Ang pisikal na kahulugan ng kinetic energy: upang ang isang katawan ay nagpapahinga na may masa m nagsimulang gumalaw ng mabilis v kinakailangang gumawa ng trabaho na katumbas ng nakuhang halaga ng kinetic energy. Kung ang katawan ay may masa m gumagalaw sa bilis v, pagkatapos ay upang ihinto ito kinakailangan na gumawa ng trabaho na katumbas ng paunang kinetic energy nito. Kapag nagpepreno, ang kinetic energy ay higit sa lahat (maliban sa mga kaso ng epekto, kapag ang enerhiya ay napupunta sa pagpapapangit) "kinuha" ng puwersa ng friction.

Theorem sa kinetic energy: ang gawain ng resultang puwersa ay katumbas ng pagbabago sa kinetic energy ng katawan:

Ang teorama sa kinetic energy ay may bisa din sa pangkalahatang kaso, kapag ang isang katawan ay gumagalaw sa ilalim ng impluwensya ng isang nagbabagong puwersa, ang direksyon kung saan ay hindi nag-tutugma sa direksyon ng paggalaw. Maginhawang ilapat ang theorem na ito sa mga problemang kinasasangkutan ng acceleration at deceleration ng isang katawan.

Potensyal na enerhiya

Kasama ng kinetic energy o enerhiya ng paggalaw, ang konsepto ay may mahalagang papel sa pisika potensyal na enerhiya o enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga katawan.

Ang potensyal na enerhiya ay tinutukoy ng kamag-anak na posisyon ng mga katawan (halimbawa, ang posisyon ng katawan na may kaugnayan sa ibabaw ng Earth). Ang konsepto ng potensyal na enerhiya ay maaaring ipakilala lamang para sa mga puwersa na ang trabaho ay hindi nakasalalay sa tilapon ng katawan at natutukoy lamang ng mga paunang at panghuling posisyon (ang tinatawag na konserbatibong pwersa). Ang gawaing ginawa ng gayong mga puwersa sa isang saradong tilapon ay zero. Ang ari-arian na ito ay nagtataglay ng gravity at nababanat na puwersa. Para sa mga puwersang ito maaari nating ipakilala ang konsepto ng potensyal na enerhiya.

Potensyal na enerhiya ng isang katawan sa gravity field ng Earth kinakalkula ng formula:

Ang pisikal na kahulugan ng potensyal na enerhiya ng isang katawan: ang potensyal na enerhiya ay katumbas ng gawaing ginawa ng gravity kapag binababa ang katawan sa zero level ( h– distansya mula sa sentro ng grabidad ng katawan hanggang sa zero level). Kung ang isang katawan ay may potensyal na enerhiya, kung gayon ito ay may kakayahang gumawa ng trabaho kapag ang katawan na ito ay bumagsak mula sa isang taas h sa zero level. Ang gawaing ginawa ng gravity ay katumbas ng pagbabago sa potensyal na enerhiya ng katawan, na kinuha gamit ang kabaligtaran na tanda:

Kadalasan sa mga problema sa enerhiya ang isa ay kailangang hanapin ang gawain ng pag-angat (pagtalikod, paglabas sa isang butas) ng katawan. Sa lahat ng mga kasong ito, kinakailangang isaalang-alang ang paggalaw hindi ng katawan mismo, ngunit lamang ng sentro ng grabidad nito.

Ang potensyal na enerhiya Ep ay nakasalalay sa pagpili ng zero level, iyon ay, sa pagpili ng pinagmulan ng OY axis. Sa bawat problema, pinipili ang zero level para sa mga dahilan ng kaginhawahan. Ang may pisikal na kahulugan ay hindi ang potensyal na enerhiya mismo, ngunit ang pagbabago nito kapag ang isang katawan ay lumipat mula sa isang posisyon patungo sa isa pa. Ang pagbabagong ito ay independiyente sa pagpili ng zero level.

Potensyal na enerhiya ng isang nakaunat na spring kinakalkula ng formula:

saan: k– paninigas ng tagsibol. Ang isang pinalawak (o naka-compress) na spring ay maaaring magtakda ng isang katawan na nakakabit dito sa paggalaw, iyon ay, magbigay ng kinetic energy sa katawan na ito. Dahil dito, ang naturang spring ay may reserbang enerhiya. Pag-igting o compression X dapat kalkulahin mula sa undeformed state ng katawan.

Ang potensyal na enerhiya ng isang elastically deformed body ay katumbas ng gawaing ginawa ng elastic force sa panahon ng paglipat mula sa isang ibinigay na estado patungo sa isang estado na may zero deformation. Kung sa paunang estado ang tagsibol ay na-deform na, at ang pagpahaba nito ay katumbas ng x 1, pagkatapos ay sa paglipat sa isang bagong estado na may pagpahaba x 2, ang nababanat na puwersa ay gagawa ng trabaho na katumbas ng pagbabago sa potensyal na enerhiya, na kinuha gamit ang kabaligtaran na tanda (dahil ang nababanat na puwersa ay palaging nakadirekta laban sa pagpapapangit ng katawan):

Ang potensyal na enerhiya sa panahon ng nababanat na pagpapapangit ay ang enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga indibidwal na bahagi ng katawan sa bawat isa sa pamamagitan ng nababanat na puwersa.

Ang gawain ng friction force ay nakasalalay sa landas na nilakbay (ang ganitong uri ng puwersa, na ang trabaho ay nakasalalay sa tilapon at ang landas na nilakbay ay tinatawag na: dissipative forces). Ang konsepto ng potensyal na enerhiya para sa friction force ay hindi maaaring ipakilala.

Kahusayan

Salik ng kahusayan (kahusayan)– katangian ng kahusayan ng isang sistema (device, machine) na may kaugnayan sa conversion o transmission ng enerhiya. Ito ay tinutukoy ng ratio ng kapaki-pakinabang na ginamit na enerhiya sa kabuuang halaga ng enerhiya na natanggap ng system (ang formula ay naibigay na sa itaas).

Maaaring kalkulahin ang kahusayan sa pamamagitan ng trabaho at sa pamamagitan ng kapangyarihan. Ang kapaki-pakinabang at ginugol na gawain (kapangyarihan) ay palaging tinutukoy ng simpleng lohikal na pangangatwiran.

Sa mga de-koryenteng motor, ang kahusayan ay ang ratio ng isinagawa (kapaki-pakinabang) mekanikal na gawain sa elektrikal na enerhiya na natanggap mula sa pinagmulan. Sa mga makina ng init, ang ratio ng kapaki-pakinabang na gawaing mekanikal sa dami ng init na ginugol. Sa mga de-koryenteng transformer, ang ratio ng electromagnetic energy na natanggap sa pangalawang paikot-ikot sa enerhiya na natupok ng pangunahing paikot-ikot.

Dahil sa pagiging pangkalahatan nito, ang konsepto ng kahusayan ay ginagawang posible na ihambing at suriin mula sa isang pinag-isang punto ng view ang iba't ibang mga sistema tulad ng mga nuclear reactor, electric generator at engine, thermal power plants, semiconductor device, biological objects, atbp.

Dahil sa hindi maiiwasang pagkawala ng enerhiya dahil sa alitan, pag-init ng mga nakapalibot na katawan, atbp. Ang kahusayan ay palaging mas mababa kaysa sa pagkakaisa. Alinsunod dito, ang kahusayan ay ipinahayag bilang isang bahagi ng enerhiya na ginugol, iyon ay, sa anyo ng isang wastong bahagi o bilang isang porsyento, at ito ay isang walang sukat na dami. Tinutukoy ng kahusayan kung gaano kahusay ang pagpapatakbo ng isang makina o mekanismo. Ang kahusayan ng mga thermal power plant ay umabot sa 35-40%, panloob na combustion engine na may supercharging at pre-cooling - 40-50%, dynamos at high-power generators - 95%, mga transformer - 98%.

Isang problema kung saan kailangan mong hanapin ang kahusayan o ito ay kilala, kailangan mong magsimula sa lohikal na pangangatwiran - kung aling gawain ang kapaki-pakinabang at alin ang nasasayang.

Batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya

Kabuuang mekanikal na enerhiya ay tinatawag na kabuuan ng kinetic energy (i.e. ang enerhiya ng paggalaw) at potensyal (i.e. ang enerhiya ng interaksyon ng mga katawan sa pamamagitan ng pwersa ng gravity at elasticity):

Kung ang mekanikal na enerhiya ay hindi nagbabago sa iba pang mga anyo, halimbawa, sa panloob na (thermal) na enerhiya, kung gayon ang kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya ay nananatiling hindi nagbabago. Kung ang mekanikal na enerhiya ay nagiging thermal energy, kung gayon ang pagbabago sa mekanikal na enerhiya ay katumbas ng gawain ng friction force o pagkawala ng enerhiya, o ang dami ng init na inilabas, at iba pa, sa madaling salita, ang pagbabago sa kabuuang mekanikal na enerhiya ay katumbas. sa gawain ng mga panlabas na puwersa:

Ang kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya ng mga katawan na bumubuo sa isang saradong sistema (i.e. isa kung saan walang mga panlabas na puwersa na kumikilos, at ang kanilang trabaho ay katumbas ng zero) at ang gravitational at elastic na pwersa na nakikipag-ugnayan sa isa't isa ay nananatiling hindi nagbabago:

Ang pahayag na ito ay nagpapahayag batas ng konserbasyon ng enerhiya (LEC) sa mga prosesong mekanikal. Ito ay bunga ng mga batas ni Newton. Ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya ay nasisiyahan lamang kapag ang mga katawan sa isang saradong sistema ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng mga puwersa ng pagkalastiko at grabidad. Sa lahat ng mga problema sa batas ng konserbasyon ng enerhiya ay palaging may hindi bababa sa dalawang estado ng isang sistema ng mga katawan. Ang batas ay nagsasaad na ang kabuuang enerhiya ng unang estado ay magiging katumbas ng kabuuang enerhiya ng pangalawang estado.

Algorithm para sa paglutas ng mga problema sa batas ng konserbasyon ng enerhiya:

1. Hanapin ang mga punto ng inisyal at huling posisyon ng katawan.
2. Isulat kung ano o anong mga enerhiya ang mayroon ang katawan sa mga puntong ito.
3. Ipantay ang inisyal at huling enerhiya ng katawan.
4. Magdagdag ng iba pang mga kinakailangang equation mula sa mga nakaraang paksa sa pisika.
5. Lutasin ang resultang equation o sistema ng mga equation gamit ang mathematical method.

Mahalagang tandaan na ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya ay naging posible upang makakuha ng isang relasyon sa pagitan ng mga coordinate at bilis ng isang katawan sa dalawang magkaibang mga punto ng tilapon nang hindi sinusuri ang batas ng paggalaw ng katawan sa lahat ng mga intermediate na punto. Ang aplikasyon ng batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya ay maaaring lubos na gawing simple ang solusyon ng maraming problema.

Sa totoong mga kondisyon, halos palaging kumikilos ang mga gumagalaw na katawan, kasama ang mga puwersa ng gravitational, mga puwersang nababanat at iba pang pwersa, ng mga puwersa ng friction o mga puwersa ng paglaban sa kapaligiran. Ang gawaing ginawa ng friction force ay depende sa haba ng landas.

Kung ang mga puwersa ng friction ay kumikilos sa pagitan ng mga katawan na bumubuo sa isang saradong sistema, kung gayon ang mekanikal na enerhiya ay hindi natipid. Ang bahagi ng mekanikal na enerhiya ay na-convert sa panloob na enerhiya ng mga katawan (pag-init). Kaya, ang enerhiya sa kabuuan (i.e., hindi lamang mekanikal) ay natipid sa anumang kaso.

Sa anumang pisikal na pakikipag-ugnayan, ang enerhiya ay hindi lilitaw o nawawala. Nagbabago lamang ito mula sa isang anyo patungo sa isa pa. Ang katotohanang itinatag ng eksperimentong ito ay nagpapahayag ng isang pangunahing batas ng kalikasan - batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya.

Ang isa sa mga kahihinatnan ng batas ng konserbasyon at pagbabagong-anyo ng enerhiya ay ang pahayag tungkol sa imposibilidad ng paglikha ng isang "perpetual motion machine" (perpetuum mobile) - isang makina na maaaring gumana nang walang hanggan nang hindi kumonsumo ng enerhiya.

Iba't ibang gawain para sa trabaho

Kung ang problema ay nangangailangan ng paghahanap ng mekanikal na trabaho, pagkatapos ay pumili muna ng isang paraan para sa paghahanap nito:

1. Ang isang trabaho ay matatagpuan gamit ang formula: A = FS∙cos α . Hanapin ang puwersa na gumagawa ng trabaho at ang dami ng displacement ng katawan sa ilalim ng impluwensya ng puwersang ito sa napiling frame of reference. Tandaan na ang anggulo ay dapat piliin sa pagitan ng puwersa at displacement vectors.
2. Ang gawaing ginawa ng isang panlabas na puwersa ay matatagpuan bilang ang pagkakaiba sa mekanikal na enerhiya sa pangwakas at paunang mga sitwasyon. Ang mekanikal na enerhiya ay katumbas ng kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya ng katawan.
3. Ang gawaing ginawa upang iangat ang isang katawan sa isang palaging bilis ay matatagpuan gamit ang formula: A = mgh, Saan h- taas kung saan ito tumataas sentro ng grabidad ng katawan.
4. Ang trabaho ay matatagpuan bilang produkto ng kapangyarihan at oras, i.e. ayon sa formula: A = Pt.
5. Ang trabaho ay matatagpuan bilang ang lugar ng figure sa ilalim ng graph ng puwersa laban sa displacement o kapangyarihan laban sa oras.

Batas ng konserbasyon ng enerhiya at dynamics ng rotational motion

Ang mga problema ng paksang ito ay medyo kumplikado sa matematika, ngunit kung alam mo ang diskarte, maaari silang malutas gamit ang isang ganap na karaniwang algorithm. Sa lahat ng mga problema kailangan mong isaalang-alang ang pag-ikot ng katawan sa patayong eroplano. Ang solusyon ay bababa sa sumusunod na pagkakasunud-sunod ng mga aksyon:

1. Kailangan mong matukoy ang punto kung saan ka interesado (ang punto kung saan kailangan mong matukoy ang bilis ng katawan, ang puwersa ng pag-igting ng thread, timbang, at iba pa).
2. Isulat ang pangalawang batas ni Newton sa puntong ito, na isinasaalang-alang na ang katawan ay umiikot, iyon ay, mayroon itong centripetal acceleration.
3. Isulat ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya upang naglalaman ito ng bilis ng katawan sa napaka-kagiliw-giliw na puntong iyon, pati na rin ang mga katangian ng estado ng katawan sa ilang estado kung saan alam ang isang bagay.
4. Depende sa kondisyon, ipahayag ang squared speed mula sa isang equation at palitan ito sa isa pa.
5. Isagawa ang mga natitirang kinakailangang operasyong matematika upang makuha ang pangwakas na resulta.

Kapag nilutas ang mga problema, kailangan mong tandaan na:

• Ang kondisyon para sa pagpasa sa tuktok na punto kapag umiikot sa isang thread sa pinakamababang bilis ay ang puwersa ng reaksyon ng suporta N sa tuktok na punto ay 0. Ang parehong kundisyon ay natutugunan kapag pumasa sa tuktok na punto ng patay na loop.
• Kapag umiikot sa isang baras, ang kundisyon para sa pagpasa sa buong bilog ay: ang pinakamababang bilis sa tuktok na punto ay 0.
• Ang kondisyon para sa paghihiwalay ng isang katawan mula sa ibabaw ng globo ay ang puwersa ng reaksyon ng suporta sa punto ng paghihiwalay ay zero.

Hindi nababanat na banggaan

Ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya at ang batas ng konserbasyon ng momentum ay ginagawang posible na makahanap ng mga solusyon sa mga problemang mekanikal sa mga kaso kung saan ang mga kumikilos na pwersa ay hindi kilala. Ang isang halimbawa ng ganitong uri ng problema ay ang epekto ng interaksyon ng mga katawan.

Sa pamamagitan ng impact (o banggaan) Nakaugalian na tumawag sa isang panandaliang pakikipag-ugnayan ng mga katawan, bilang isang resulta kung saan ang kanilang mga bilis ay nakakaranas ng mga makabuluhang pagbabago. Sa panahon ng isang banggaan ng mga katawan, ang mga panandaliang puwersa ng epekto ay kumikilos sa pagitan nila, ang magnitude nito, bilang panuntunan, ay hindi alam. Samakatuwid, imposibleng isaalang-alang ang epekto ng pakikipag-ugnayan nang direkta gamit ang mga batas ni Newton. Ang aplikasyon ng mga batas ng konserbasyon ng enerhiya at momentum sa maraming mga kaso ay ginagawang posible na ibukod ang proseso ng banggaan mismo mula sa pagsasaalang-alang at makakuha ng isang koneksyon sa pagitan ng mga bilis ng mga katawan bago at pagkatapos ng banggaan, na lumalampas sa lahat ng mga intermediate na halaga ng mga dami na ito.

Madalas nating harapin ang epekto ng interaksyon ng mga katawan sa pang-araw-araw na buhay, sa teknolohiya at sa pisika (lalo na sa pisika ng atom at elementarya na mga particle). Sa mechanics, dalawang modelo ng impact interaction ang kadalasang ginagamit - ganap na nababanat at ganap na hindi nababanat na mga epekto.

Ganap na hindi nababanat na epekto Tinatawag nila itong impact interaction kung saan ang mga katawan ay nag-uugnay (magkadikit) sa isa't isa at nagpapatuloy bilang isang katawan.

Sa isang ganap na hindi nababanat na banggaan, ang mekanikal na enerhiya ay hindi natipid. Ito ay bahagyang o ganap na nagiging panloob na enerhiya ng mga katawan (pagpainit). Upang ilarawan ang anumang mga epekto, kailangan mong isulat ang parehong batas ng konserbasyon ng momentum at ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya, na isinasaalang-alang ang inilabas na init (lubos na ipinapayong gumawa ng isang pagguhit muna).

Ganap na nababanat na epekto

Ganap na nababanat na epekto tinatawag na isang banggaan kung saan ang mekanikal na enerhiya ng isang sistema ng mga katawan ay pinananatili. Sa maraming kaso, ang mga banggaan ng mga atomo, molekula at elementarya na mga particle ay sumusunod sa mga batas ng ganap na nababanat na epekto. Sa isang ganap na nababanat na epekto, kasama ang batas ng konserbasyon ng momentum, ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya ay nasiyahan. Ang isang simpleng halimbawa ng isang perpektong nababanat na banggaan ay ang pangunahing epekto ng dalawang bola ng bilyar, na ang isa ay nakapahinga bago ang banggaan.

Central strike Ang mga bola ay tinatawag na banggaan kung saan ang mga bilis ng mga bola bago at pagkatapos ng impact ay nakadirekta sa linya ng mga sentro. Kaya, gamit ang mga batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya at momentum, posibleng matukoy ang mga bilis ng mga bola pagkatapos ng banggaan kung ang kanilang mga bilis bago ang banggaan ay kilala. Ang sentral na epekto ay napakabihirang ipinatupad sa pagsasanay, lalo na pagdating sa banggaan ng mga atomo o molekula. Sa isang hindi gitnang nababanat na banggaan, ang mga bilis ng mga particle (mga bola) bago at pagkatapos ng banggaan ay hindi nakadirekta sa isang tuwid na linya.

Ang isang espesyal na kaso ng isang off-central na nababanat na epekto ay maaaring ang banggaan ng dalawang bilyar na bola ng parehong masa, ang isa ay hindi gumagalaw bago ang banggaan, at ang bilis ng pangalawa ay hindi nakadirekta sa linya ng mga sentro ng mga bola. . Sa kasong ito, ang mga vector ng bilis ng mga bola pagkatapos ng isang nababanat na banggaan ay palaging nakadirekta patayo sa bawat isa.

Mga batas sa konserbasyon. Mga kumplikadong gawain

Maramihang katawan

Sa ilang mga problema sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, ang mga kable kung saan ginagalaw ang ilang mga bagay ay maaaring magkaroon ng masa (iyon ay, hindi walang timbang, gaya ng maaaring nakasanayan mo na). Sa kasong ito, ang gawain ng paglipat ng mga naturang cable (lalo na ang kanilang mga sentro ng grabidad) ay kailangan ding isaalang-alang.

Kung ang dalawang katawan na konektado ng walang timbang na baras ay umiikot sa isang patayong eroplano, kung gayon:

1. pumili ng isang zero na antas upang makalkula ang potensyal na enerhiya, halimbawa sa antas ng axis ng pag-ikot o sa antas ng pinakamababang punto ng isa sa mga timbang at siguraduhing gumawa ng isang pagguhit;
2. isulat ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya, kung saan sa kaliwang bahagi ay isinusulat natin ang kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya ng parehong katawan sa paunang sitwasyon, at sa kanang bahagi ay isinulat natin ang kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya ng parehong katawan sa huling sitwasyon;
3. isaalang-alang na ang mga angular na bilis ng mga katawan ay pareho, kung gayon ang mga linear na bilis ng mga katawan ay proporsyonal sa radii ng pag-ikot;
4. kung kinakailangan, isulat ang pangalawang batas ni Newton para sa bawat katawan nang hiwalay.

Sumabog ang shell

Kapag ang isang projectile ay sumabog, ang explosive energy ay inilalabas. Upang mahanap ang enerhiya na ito, kinakailangan upang ibawas ang mekanikal na enerhiya ng projectile bago ang pagsabog mula sa kabuuan ng mga mekanikal na enerhiya ng mga fragment pagkatapos ng pagsabog. Gagamitin din namin ang batas ng konserbasyon ng momentum, na nakasulat sa anyo ng cosine theorem (paraan ng vector) o sa anyo ng mga projection sa mga napiling axes.

Mga banggaan sa mabigat na plato

Salubungin natin ang isang mabigat na plato na mabilis na gumagalaw v, isang magaan na bola ng mass moves m sa bilis u n. Dahil ang momentum ng bola ay mas mababa kaysa sa momentum ng plato, pagkatapos ng epekto ang bilis ng plato ay hindi magbabago, at ito ay patuloy na gumagalaw sa parehong bilis at sa parehong direksyon. Bilang resulta ng nababanat na epekto, ang bola ay lilipad palayo sa plato. Mahalagang maunawaan ito dito ang bilis ng bola na may kaugnayan sa plato ay hindi magbabago. Sa kasong ito, para sa panghuling bilis ng bola makuha namin:

Kaya, ang bilis ng bola pagkatapos ng epekto ay tumataas ng dalawang beses sa bilis ng pader. Ang magkatulad na pangangatwiran para sa kaso kapag bago ang epekto ang bola at ang plato ay gumagalaw sa parehong direksyon ay humahantong sa resulta na ang bilis ng bola ay bumaba ng dalawang beses sa bilis ng pader:

Sa pisika at matematika, bukod sa iba pang mga bagay, tatlong pinakamahalagang kondisyon ang dapat matugunan:

1. Pag-aralan ang lahat ng paksa at kumpletuhin ang lahat ng pagsusulit at takdang-aralin na ibinigay sa mga materyal na pang-edukasyon sa site na ito. Upang gawin ito, wala kang kailangan, lalo na: maglaan ng tatlo hanggang apat na oras araw-araw sa paghahanda para sa CT sa pisika at matematika, pag-aaral ng teorya at paglutas ng mga problema. Ang katotohanan ay ang CT ay isang pagsusulit kung saan hindi sapat na malaman lamang ang pisika o matematika, kailangan mo ring mabilis at walang kabiguan na malutas ang isang malaking bilang ng mga problema sa iba't ibang mga paksa at sa iba't ibang kumplikado. Ang huli ay matututuhan lamang sa pamamagitan ng paglutas ng libu-libong problema.
2. Alamin ang lahat ng mga formula at batas sa pisika, at mga formula at pamamaraan sa matematika. Sa katunayan, ito ay napaka-simpleng gawin; mayroon lamang humigit-kumulang 200 mga kinakailangang formula sa pisika, at kahit na mas kaunti sa matematika. Sa bawat isa sa mga paksang ito ay may humigit-kumulang isang dosenang mga karaniwang pamamaraan para sa paglutas ng mga problema ng isang pangunahing antas ng pagiging kumplikado, na maaari ding matutunan, at sa gayon, ganap na awtomatiko at walang kahirapan sa paglutas ng karamihan sa CT sa tamang oras. Pagkatapos nito, kailangan mo lamang isipin ang pinakamahirap na gawain.
3. Dumalo sa lahat ng tatlong yugto ng rehearsal testing sa physics at mathematics. Ang bawat RT ay maaaring bisitahin ng dalawang beses upang magpasya sa parehong mga pagpipilian. Muli, sa CT, bilang karagdagan sa kakayahang mabilis at mahusay na malutas ang mga problema, at kaalaman sa mga pormula at pamamaraan, dapat mo ring maayos na magplano ng oras, mamahagi ng mga puwersa, at higit sa lahat, tama na punan ang form ng sagot, nang walang nakakalito sa bilang ng mga sagot at problema, o sarili mong apelyido. Gayundin, sa panahon ng RT, mahalagang masanay sa istilo ng pagtatanong sa mga problema, na maaaring mukhang hindi karaniwan sa isang hindi handa na tao sa DT.

Ang matagumpay, masigasig at responsableng pagpapatupad ng tatlong puntong ito ay magbibigay-daan sa iyo na magpakita ng isang mahusay na resulta sa CT, ang maximum ng kung ano ang iyong kaya.

Nakahanap ng pagkakamali?

Kung sa tingin mo ay nakakita ka ng error sa mga materyales sa pagsasanay, mangyaring sumulat tungkol dito sa pamamagitan ng email. Maaari ka ring mag-ulat ng error sa social network (). Sa liham, ipahiwatig ang paksa (pisika o matematika), ang pangalan o numero ng paksa o pagsusulit, ang bilang ng problema, o ang lugar sa teksto (pahina) kung saan, sa iyong palagay, mayroong pagkakamali. Ilarawan din kung ano ang pinaghihinalaang error. Ang iyong liham ay hindi mapapansin, ang pagkakamali ay itatama, o ipapaliwanag sa iyo kung bakit ito ay hindi isang pagkakamali.