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 bilis na 6 m/s2, ay naglakbay ng 10 m.

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, bilang parangal sa 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 karga, 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. Ang dalawang crane ay nag-angat ng 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.

Bago ibunyag ang paksang "Paano sinusukat ang trabaho," kinakailangan na gumawa ng isang maliit na digression. Lahat ng bagay sa mundong ito ay sumusunod sa mga batas ng pisika. Ang bawat proseso o kababalaghan ay maaaring ipaliwanag batay sa ilang mga batas ng pisika. Para sa bawat sinusukat na dami mayroong isang yunit kung saan ito ay karaniwang sinusukat. Ang mga yunit ng pagsukat ay pare-pareho at may parehong kahulugan sa buong mundo.

Ang dahilan nito ay ang mga sumusunod. Sa labing siyam na animnapu, sa Ika-labing isang Pangkalahatang Kumperensya sa Mga Timbang at Sukat, isang sistema ng mga sukat ang pinagtibay na kinikilala sa buong mundo. Ang sistemang ito ay pinangalanang Le Système International d'Unités, SI (SI System International). Ang sistemang ito ay naging batayan para sa pagtukoy ng mga yunit ng pagsukat na tinatanggap sa buong mundo at ang kanilang mga relasyon.

Mga termino at terminolohiyang pisikal

Sa physics, ang yunit ng pagsukat ng work of force ay tinatawag na J (Joule), bilang parangal sa English physicist na si James Joule, na gumawa ng malaking kontribusyon sa pag-unlad ng sangay ng thermodynamics sa physics. Isang Joule katumbas ng trabaho ginawa ng puwersa ng isang N (Newton), kapag ang paglalapat nito ay gumagalaw ng isang M (meter) sa direksyon ng puwersa. One N (Newton) katumbas ng puwersa, na may mass na isang kg (kilogram), na may acceleration ng isang m/s2 (metro bawat segundo) sa direksyon ng puwersa.

Para sa iyong kaalaman. Sa pisika, ang lahat ay magkakaugnay; Bilang halimbawa, maaari tayong kumuha ng pamaypay sa bahay. Kapag nakasaksak ang bentilador, magsisimulang umikot ang mga blades ng fan. Ang umiikot na mga blades ay nakakaimpluwensya sa daloy ng hangin, na nagbibigay ng direksyon sa paggalaw. Ito ang resulta ng trabaho. Ngunit upang maisagawa ang gawain, ang impluwensya ng iba pang mga panlabas na puwersa ay kinakailangan, kung wala ang aksyon ay imposible. Kabilang dito ang electric current, power, boltahe at marami pang ibang nauugnay na halaga.

Ang electric current, sa core nito, ay ang nakaayos na paggalaw ng mga electron sa isang konduktor sa bawat yunit ng oras. Ang electric current ay batay sa positibo o negatibong sisingilin na mga particle. Ang mga ito ay tinatawag na electric charges. Tinutukoy ng mga letrang C, q, Kl (Coulomb), na ipinangalan sa Pranses na siyentipiko at imbentor na si Charles Coulomb. Sa sistema ng SI, ito ay isang yunit ng pagsukat para sa bilang ng mga sisingilin na electron. Ang 1 C ay katumbas ng dami ng mga naka-charge na particle na dumadaloy sa cross section ng isang konduktor sa bawat yunit ng oras. Ang yunit ng oras ay isang segundo. Ang formula para sa electric charge ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

Ang lakas ng electric current ay ipinahiwatig ng titik A (ampere). Ang Ampere ay isang yunit sa pisika na nagpapakilala sa pagsukat ng gawain ng puwersa na ginugugol upang ilipat ang mga singil kasama ang isang konduktor. Sa core nito, ang electric current ay ang nakaayos na paggalaw ng mga electron sa isang conductor sa ilalim ng impluwensya ng isang electromagnetic field. Ang konduktor ay isang materyal o tinunaw na asin (electrolyte) na may maliit na pagtutol sa pagdaan ng mga electron. Ang lakas ng electric current ay apektado ng dalawang pisikal na dami: boltahe at paglaban. Tatalakayin sila sa ibaba. Ang kasalukuyang lakas ay palaging direktang proporsyonal sa boltahe at inversely proporsyonal sa paglaban.

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang electric current ay ang iniutos na paggalaw ng mga electron sa isang konduktor. Ngunit mayroong isang caveat: kailangan nila ng isang tiyak na epekto upang lumipat. Ang epektong ito ay nilikha sa pamamagitan ng paglikha ng potensyal na pagkakaiba. Pagsingil ng kuryente maaaring positibo o negatibo. Ang mga positibong singil ay palaging may posibilidad mga negatibong singil. Ito ay kinakailangan para sa balanse ng system. Ang pagkakaiba sa pagitan ng bilang ng positibo at negatibong sisingilin na mga particle ay tinatawag na boltahe ng kuryente.

Ang kapangyarihan ay ang dami ng enerhiya na ginugol upang gawin ang isang J (Joule) ng trabaho sa isang yugto ng oras ng isang segundo. Ang yunit ng pagsukat sa pisika ay itinalaga bilang W (Watt), sa SI system na W (Watt). Dahil ang kuryente ay isinasaalang-alang, narito ang halaga ng ginastos enerhiyang elektrikal para sa pagpapatupad tiyak na aksyon sa isang yugto ng panahon.

Pangunahing teoretikal na impormasyon

Gawaing mekanikal

Ang mga katangian ng enerhiya ng paggalaw ay ipinakilala batay sa konsepto gawaing mekanikal o puwersang trabaho. Ang gawaing ginawa patuloy na puwersa F, tinawag pisikal na bilang, katumbas ng produkto ng mga module ng puwersa at displacement 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, pagkatapos ay agad na 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 (enerhiya ng paggalaw):

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 nagkalkula 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.

Pisikal na kahulugan 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.

Kinetic energy theorem: ang gawaing ginawa 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 gravity at elasticity ay may ganitong katangian. 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 isang tao 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 naibigay 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 gagana nang 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 pwersa.

Ang gawain ng friction force ay nakasalalay sa landas na nilakbay (ang ganitong uri ng puwersa, na ang trabaho ay nakasalalay sa trajectory 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).

Ang kahusayan ay maaaring kalkulahin kapwa 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 ito iba't ibang sistema, tulad ng mga nuclear reactor, electric generator at engine, thermal power plants, semiconductor device, biological na bagay, 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, bilang 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%, mga makina panloob na pagkasunog 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, ang mga gumagalaw na katawan ay halos palaging kumikilos, kasama ang mga puwersa ng gravitational, mga puwersang nababanat at iba pang pwersa, ng mga puwersang frictional 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 (pagpainit). Kaya, ang enerhiya sa kabuuan (i.e., hindi lamang mekanikal) ay natipid sa anumang kaso.

Para sa anumang pisikal na pakikipag-ugnayan enerhiya ay hindi bumangon 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 makikita 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, isinasaalang-alang na ang katawan ay umiikot, iyon ay, mayroon itong centripetal acceleration.
3. Isulat ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya upang ito ay naglalaman ng bilis ng katawan sa parehong kawili-wiling punto, 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 hindi alam aktibong pwersa. 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 isang 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 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.

Ang isa ay madalas na kailangang harapin ang epekto ng pakikipag-ugnayan ng mga katawan sa araw-araw na buhay, sa teknolohiya at sa pisika (lalo na sa pisika ng mga atomo 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 na ganitong epektong interaksyon kung saan ang mga katawan ay nag-uugnay (magkadikit) sa isa't isa at higit na gumagalaw 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 banggaan kung saan pinananatili ang mekanikal na enerhiya ng isang sistema ng mga katawan. Sa maraming mga 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. Isang simpleng halimbawa Ang isang perpektong nababanat na banggaan ay maaaring maging isang sentral na 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 welga ay napakabihirang ipinatupad sa pagsasanay, lalo na kung pinag-uusapan natin tungkol 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 velocity vectors ng mga bola pagkatapos ng isang nababanat na banggaan ay palaging nakadirekta patayo sa isa't 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 mga linear na bilis ang 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 na 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 ang kaalaman lamang sa pisika o matematika, kailangan mo rin itong malutas nang mabilis at walang kabiguan. malaking bilang ng mga gawain sa iba't ibang paksa at 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 ay mayroon lamang mga 200 kinakailangang mga pormula sa pisika, at kahit na mas kaunti sa matematika. Sa bawat isa sa mga paksang ito mayroong halos isang dosenang karaniwang mga pamamaraan para sa paglutas ng mga problema ng isang pangunahing antas ng pagiging kumplikado, na maaari ring matutunan, at sa gayon ay ganap na malutas nang awtomatiko at walang kahirapan sa tamang oras karamihan CT. 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 may nakita kang error sa mga materyales na pang-edukasyon, pagkatapos ay magsulat tungkol dito sa pamamagitan ng email. Maaari ka ring mag-ulat ng bug sa social network(). Sa liham, ipahiwatig ang paksa (physics o mathematics), 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.

Ano ang ibig sabihin nito?

Sa physics, ang "mechanical work" ay ang gawain ng ilang puwersa (gravity, elasticity, friction, atbp.) sa isang katawan, bilang isang resulta kung saan ang katawan ay gumagalaw.

Kadalasan ang salitang "mekanikal" ay hindi lamang nakasulat.
Minsan ay makikita mo ang expression na "ang katawan ay gumawa ng trabaho," na sa prinsipyo ay nangangahulugang "ang puwersa na kumikilos sa katawan ay gumawa ng trabaho."

Sa tingin ko - nagtatrabaho ako.

Pupunta ako - nagtatrabaho din ako.

Nasaan ang gawaing mekanikal dito?

Kung ang isang katawan ay gumagalaw sa ilalim ng impluwensya ng isang puwersa, pagkatapos ay ginagawa ang mekanikal na gawain.

Sinasabi nila na ang katawan ay gumagana.
O mas tiyak, ito ay magiging ganito: ang gawain ay ginagawa sa pamamagitan ng puwersang kumikilos sa katawan.

Ang trabaho ay nagpapakilala sa resulta ng pagkilos ng isang puwersa.

Ang mga puwersang kumikilos sa isang tao ay nagsasagawa ng mekanikal na gawain sa kanya, at bilang resulta ng pagkilos ng mga puwersang ito, ang tao ay gumagalaw.

Ang trabaho ay isang pisikal na dami na katumbas ng produkto ng puwersa na kumikilos sa isang katawan at ang landas na ginawa ng katawan sa ilalim ng impluwensya ng isang puwersa sa direksyon ng puwersang ito.

A - gawaing mekanikal,
F - lakas,
S - layo ng nilakbay.

Tapos na ang trabaho, kung ang 2 kundisyon ay natutugunan nang sabay-sabay: isang puwersa ang kumikilos sa katawan at ito
gumagalaw sa direksyon ng puwersa.

Walang ginagawang trabaho(i.e. katumbas ng 0), kung:
1. Kumikilos ang puwersa, ngunit hindi gumagalaw ang katawan.

Halimbawa: nagpapapuwersa tayo sa isang bato, ngunit hindi natin ito magagalaw.

2. Ang katawan ay gumagalaw, at ang puwersa ay zero, o ang lahat ng pwersa ay nabayaran (ibig sabihin, ang resulta ng mga puwersang ito ay 0).
Halimbawa: kapag gumagalaw sa pamamagitan ng pagkawalang-kilos, walang gawaing ginagawa.
3. Ang direksyon ng puwersa at direksyon ng paggalaw ng katawan ay magkaparehong patayo.

Halimbawa: kapag ang isang tren ay gumagalaw nang pahalang, ang gravity ay hindi gumagana.

Ang trabaho ay maaaring maging positibo at negatibo

1. Kung ang direksyon ng puwersa at ang direksyon ng paggalaw ng katawan ay nagtutugma, positibong gawain ang tapos na.

Halimbawa: ang puwersa ng grabidad, na kumikilos sa isang patak ng tubig na bumabagsak, ay positibong gumagana.

2. Kung ang direksyon ng puwersa at paggalaw ng katawan ay kabaligtaran, ang negatibong gawain ay tapos na.

Halimbawa: ang puwersa ng grabidad na kumikilos sa pagtaas lobo, gumagawa ng negatibong gawain.

Kung maraming pwersa ang kumikilos sa isang katawan, kung gayon ang kabuuang gawain na ginawa ng lahat ng pwersa ay katumbas ng gawaing ginawa ng nagresultang puwersa.

Mga yunit ng trabaho

Sa karangalan ng Ingles na siyentipiko na si D. Joule, ang yunit ng trabaho ay pinangalanang 1 Joule.

Sa International System of Units (SI):
[A] = J = N m
1J = 1N 1m

Ang mekanikal na gawain ay katumbas ng 1 J kung, sa ilalim ng impluwensya ng isang puwersa ng 1 N, ang isang katawan ay gumagalaw ng 1 m sa direksyon ng puwersang ito.

Kapag lumilipad mula sa hinlalaki mga kamay ng lalaki sa index
gumagana ang lamok - 0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 J.

Ang puso ng tao ay gumaganap ng humigit-kumulang 1 J ng trabaho sa bawat pag-urong, na tumutugma sa gawaing ginawa kapag nagbubuhat ng kargada na tumitimbang ng 10 kg hanggang sa taas na 1 cm.

MAGTRABAHO, MGA KAIBIGAN!

Sa pisika, ang konsepto ng "trabaho" ay may ibang kahulugan kaysa sa ginamit sa Araw-araw na buhay. Sa partikular, ang terminong "trabaho" ay ginagamit kapag pisikal na lakas 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 hinila 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 distansiya lamang ng puwersa na nagdulot ng paglipat ng bagay mula sa orihinal nitong posisyon. Sa mga problemang pang-edukasyon, ang impormasyong ito ay karaniwang ibinibigay (kilala) o maaaring mahihinuha (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 unit 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 - kung 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, madali na ang iba. 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. Sa halaga ng puwersa na 0.35 Newton at halaga ng displacement na 2 metro, ang aming sagot ay isang tanong simpleng pagpaparami: 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 nila 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 namin ito sa susunod na hakbang, ngunit sa ngayon ay mananatili kami sa mga pangunahing kaalaman: ang paggalaw ng tren at ang dami ng puwersang kumikilos dito. Para sa aming mga layunin, sabihin nating ang lakas 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 ang 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 lamang 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 ang 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 alitan ay magandang halimbawa- ang isang bagay na itinulak sa isang maikli, tuwid na landas ay mararamdaman ang mga epekto ng alitan sa loob ng maikling panahon, habang ang isang bagay na itinulak sa isang mahaba, paikot-ikot na landas patungo sa parehong panghuling 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 hangga't maaari higit pa mga gawain, tinitiyak nito ang kumpletong pag-unawa.
   • Patuloy na magsanay, at subukang muli kung hindi ka magtagumpay sa unang pagkakataon.
   • Galugarin sumusunod na mga punto may kaugnayan 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.