Koks energetinis darbas atliekamas jėga? Mechaninis darbas

Su mechaniniu darbu (jėgos darbu) jau esi susipažinęs iš pagrindinės mokyklos fizikos kurso. Prisiminkime ten pateiktą mechaninio darbo apibrėžimą šiais atvejais.

Jei jėga nukreipta ta pačia kryptimi kaip ir kūno judėjimas, tai jėgos atliekamas darbas

Šiuo atveju jėgos atliktas darbas yra teigiamas.

Jei jėga nukreipta priešingai kūno judėjimui, tai jėgos atliekamas darbas

Šiuo atveju jėgos atliktas darbas yra neigiamas.

Jei jėga f_vec nukreipta statmenai kūno poslinkiui s_vec, tai jėgos atliktas darbas lygus nuliui:

Darbas - skaliarinis dydis. Darbo vienetas vadinamas džauliu (simbolis: J) anglų mokslininko Jameso Joule, kuris grojo, garbei. svarbus vaidmuo atrandant energijos tvermės dėsnį. Iš (1) formulės seka:

1 J = 1 N * m.

1. Išilgai stalo 2 m buvo perkeltas 0,5 kg sveriantis blokas, veikiant jį 4 N tamprumo jėga (28.1 pav.). Trinties koeficientas tarp bloko ir stalo yra 0,2. Koks darbas veikia bloką?
a) gravitacija m?
b) normalios reakcijos jėgos?
c) tamprumo jėgos?
d) slydimo trinties jėgos tr?

Visą darbą, kurį atlieka kelios kūną veikiančios jėgos, galima rasti dviem būdais:
1. Raskite kiekvienos jėgos darbą ir sudėkite šiuos darbus, atsižvelgdami į ženklus.
2. Raskite visų kūną veikiančių jėgų atstojamąjį ir apskaičiuokite rezultato darbą.

Abu metodai leidžia pasiekti tą patį rezultatą. Norėdami tuo įsitikinti, grįžkite į ankstesnę užduotį ir atsakykite į 2 užduoties klausimus.

2. Kam jis lygus:
a) visų bloką veikiančių jėgų atliktų darbų suma?
b) visų bloką veikiančių jėgų rezultatas?
c) darbo rezultatas? IN bendras atvejis(kai jėga f_vec nukreipta į savavališkas kampasį poslinkį s_vec) jėgos veikimo apibrėžimas yra toks.

Darbas A nuolatinė jėga yra lygus jėgos modulio F sandaugai iš poslinkio modulio s ir kampo α tarp jėgos krypties ir poslinkio krypties kosinusui:

A = Fs cos α (4)

3. Parodyk ką bendras apibrėžimas Darbe pateikiamos toliau pateiktoje diagramoje pateiktos išvados. Suformuluokite juos žodžiu ir užsirašykite į sąsiuvinį.

4. Jėga veikiama ant stalo esančiam blokui, kurio modulis lygus 10 N. Kodėl kampas lygus tarp šios jėgos ir bloko judėjimo, jei perkeliant bloką išilgai stalo 60 cm, ši jėga atliko darbą: a) 3 J; b) –3 J; c) –3 J; d) –6 J? Padarykite aiškinamuosius brėžinius.

2. Gravitacijos darbas

Tegul kūnas, kurio masė yra m, juda vertikaliai nuo pradinio aukščio h n iki galutinio aukščio h k.

Jei kūnas juda žemyn (h n > h k, 28.2 pav., a), judėjimo kryptis sutampa su gravitacijos kryptimi, todėl gravitacijos darbas yra teigiamas. Jei kūnas juda aukštyn (h n< h к, рис. 28.2, б), то работа силы тяжести отрицательна.

Abiem atvejais darbas atliekamas gravitacijos būdu

A = mg(h n – h k). (5)

Dabar suraskime gravitacijos atliktą darbą judant kampu vertikaliai.

5. Nedidelis m masės blokas nuslydo išilgai pasvirusios s ilgio ir h aukščio plokštumos (28.3 pav.). Pasvirusi plokštuma sudaro kampą α su vertikale.

a) Koks kampas tarp gravitacijos krypties ir bloko judėjimo krypties? Padarykite aiškinamąjį brėžinį.
b) Išreikškite gravitacijos darbą m, g, s, α.
c) Išreikškite s kaip h ir α.
d) Išreikškite gravitacijos darbą m, g, h.
e) Kokį darbą atlieka gravitacija, kai blokas juda aukštyn išilgai tos pačios plokštumos?

Atlikę šią užduotį esate įsitikinę, kad gravitacijos darbas išreiškiamas formule (5) net tada, kai kūnas juda kampu vertikaliai – tiek žemyn, tiek aukštyn.

Bet tada formulė (5) gravitacijos darbui galioja, kai kūnas juda bet kuria trajektorija, nes bet kurią trajektoriją (28.4 pav., a) galima pavaizduoti kaip mažų „ pasvirusios plokštumos“ (28.4 pav., b).

Taigi,
gravitacijos atliktas darbas judant bet kuria trajektorija išreiškiamas formule

A t = mg(h n – h k),

kur h n – pradinis kūno aukštis, h k – jo galutinis aukštis.
Gravitacijos atliekamas darbas nepriklauso nuo trajektorijos formos.

Pavyzdžiui, gravitacijos atliekamas darbas perkeliant kūną iš taško A į tašką B (28.5 pav.) 1, 2 ar 3 trajektorija yra toks pat. Iš čia visų pirma išplaukia, kad gravitacijos jėga judant uždara trajektorija (kai kūnas grįžta į pradinį tašką) yra lygi nuliui.

6. Ant l ilgio sriegio kabantis m masės rutulys buvo nukrypęs 90º, išlaikant siūlą įtemptą, ir atleistas be stūmimo.
a) Kokį darbą atlieka gravitacija per laiką, per kurį rutulys pasislenka į pusiausvyros padėtį (28.6 pav.)?
b) Kokį darbą per tą patį laiką atlieka sriegio tamprumo jėga?
c) Kokį darbą atlieka rezultatyviosios jėgos, veikiančios rutulį per tą patį laiką?

3. Tamprumo jėgos darbas

Kai spyruoklė grįžta į nedeformuotą būseną, tamprumo jėga visada atlieka teigiamą darbą: jos kryptis sutampa su judėjimo kryptimi (28.7 pav.).

Raskime tamprumo jėgos atliktą darbą.
Šios jėgos modulis yra susietas su deformacijos moduliu x ryšiu (žr. § 15)

Tokios jėgos atliktą darbą galima rasti grafiškai.

Pirmiausia atkreipkime dėmesį, kad pastovios jėgos atliktas darbas yra skaitiniu būdu lygus stačiakampio plotui po jėgos ir poslinkio grafiku (28.8 pav.).

28.9 paveiksle parodytas tamprumo jėgos F(x) grafikas. Protiškai suskirstykime visą kūno judėjimą į tokius mažus intervalus, kad kiekviename iš jų jėgą būtų galima laikyti pastovia.

Tada kiekvieno iš šių intervalų darbas yra lygus figūros plotui po atitinkama grafiko dalimi. Visas darbas yra lygus šių sričių darbų sumai.

Vadinasi, šiuo atveju darbas yra skaitiniu būdu lygus figūros plotui po priklausomybės F(x) grafiku.

7. Naudodamiesi 28.10 pav., įrodykite, kad

elastinės jėgos atliktas darbas spyruoklei grįžtant į nedeformuotą būseną išreiškiamas formule

A = (kx 2)/2. (7)

8. Naudodami 28.11 paveiksle pateiktą grafiką, įrodykite, kad spyruoklės deformacijai pasikeitus nuo x n iki x k, tamprumo jėgos darbas išreiškiamas formule

Iš (8) formulės matome, kad tamprumo jėgos darbas priklauso tik nuo pradinės ir galutinės spyruoklės deformacijos nulis. Prisiminkime, kad gravitacijos darbas turi tą pačią savybę.

9. B pradžios momentas 400 N/m standumo spyruoklės ruožas yra 3 cm. Spyruoklė įtempta dar 2 cm.
a) Kokia galutinė spyruoklės deformacija?
b) Kokį darbą atlieka spyruoklės tamprumo jėga?

10. Pradiniu momentu 200 N/m standumo spyruoklė ištempiama 2 cm, o paskutiniu momentu suspaudžiama 1 cm Kokį darbą atlieka spyruoklės tamprumo jėga?

4. Trinties jėgos darbas

Leiskite kūnui slysti išilgai fiksuotos atramos. Kūną veikianti slydimo trinties jėga visada nukreipta priešingai judesiui, todėl slydimo trinties jėgos darbas yra neigiamas bet kuria judėjimo kryptimi (28.12 pav.).

Todėl, jei perkelsite bloką į dešinę, o kaištį tokiu pat atstumu į kairę, tada, nors jis grįš į pradinė padėtis, bendras darbas, kurį atlieka slydimo trinties jėga, nebus lygus nuliui. Tai yra svarbiausias skirtumas slydimo trinties jėgos darbas nuo gravitacijos ir elastingumo darbo. Prisiminkime, kad šių jėgų darbas judant kūnui uždara trajektorija yra lygus nuliui.

11. 1 kg masės blokas buvo perkeltas išilgai stalo taip, kad jo trajektorija pasirodė kaip kvadratas, kurio kraštinė buvo 50 cm.
a) Ar blokas grįžo į pradinį tašką?
b) Kokį bendrą darbą atlieka bloką veikianti trinties jėga? Trinties koeficientas tarp bloko ir stalo yra 0,3.

5. Galia

Dažnai svarbu ne tik atliekamas darbas, bet ir darbų atlikimo greitis. Jai būdinga galia.

Galia P yra atlikto darbo A ir laikotarpio t, per kurį šis darbas buvo atliktas, santykis:

(Kartais galia mechanikoje žymima raide N, o elektrodinamikoje – raide P. Mums patogiau naudoti tą patį galios žymėjimą.)

Galios vienetas yra vatas (simbolis: W), pavadintas anglų išradėjo Jameso Watto vardu. Iš (9) formulės išplaukia, kad

1 W = 1 J/s.

12. Kokią jėgą išvysto žmogus 2 s tolygiai pakeldamas 10 kg sveriantį vandens kibirą į 1 m aukštį?

Galią dažnai patogu išreikšti ne darbu ir laiku, o jėga ir greičiu.

Panagrinėkime atvejį, kai jėga nukreipta išilgai poslinkio. Tada jėgos A = Fs atliktas darbas. Pakeitę šią išraišką galios formule (9), gauname:

P = (Fs)/t = F(s/t) = Fv. (10)

13. Automobilis važiuoja horizontaliu keliu 72 km/h greičiu. Tuo pačiu metu jo variklis išvysto 20 kW galią. Kokia yra pasipriešinimo jėga automobilio judėjimui?

Užuomina. Kai automobilis juda horizontaliu keliu su pastovus greitis, traukos jėga yra lygi pasipriešinimo automobilio judėjimui jėgai.

14. Kiek laiko užtruks tolygiai pakelti 4 tonas sveriantį betoninį bloką į 30 m aukštį, jei krano variklio galia 20 kW, o krano elektros variklio naudingumo koeficientas – 75 %?

Užuomina. Elektros variklio efektyvumas lygus santykiui darbas prie krovinių kėlimo variklio darbui.

Papildomi klausimai ir užduotys

15. Iš balkono 10 aukščio ir 45º kampu į horizontalę buvo išmestas 200 g masės kamuolys. Pasiekimas skrydžio metu maksimalus aukštis 15 m, kamuolys nukrito ant žemės.
a) Kokį darbą atlieka gravitacija keliant rutulį?
b) Kokį darbą atlieka gravitacija, kai kamuolys nuleidžiamas?
c) Kokį darbą atlieka gravitacija viso rutulio skrydžio metu?
d) Ar sąlygoje yra papildomų duomenų?

16. 0,5 kg masės rutulys pakabinamas ant spyruoklės, kurios standumas 250 N/m, ir yra pusiausvyroje. Kamuolys pakeliamas taip, kad spyruoklė nedeformuotųsi ir paleidžiama be stūmimo.
a) Į kokį aukštį buvo pakeltas rutulys?
b) Kokį darbą atlieka gravitacija per tą laiką, per kurį rutulys pajuda į pusiausvyros padėtį?
c) Kokį darbą atlieka tamprumo jėga per tą laiką, per kurį rutulys pasislenka į pusiausvyros padėtį?
d) Kokį darbą atlieka visų jėgų, veikiančių rutulį, rezultatą, per kurį rutulys juda į pusiausvyros padėtį?

17. 10 kg sveriančios rogės nuslysta be pradinis greitis su snieguotas kalnas kurių pasvirimo kampas α = 30º ir išilgai nukeliauja tam tikrą atstumą horizontalus paviršius(28.13 pav.). Trinties koeficientas tarp rogių ir sniego yra 0,1. Kalno pagrindo ilgis l = 15 m.

kas modulis yra lygus trinties jėgos, kai rogės juda horizontaliu paviršiumi?
b) Kokį darbą atlieka trinties jėga, rogėms judant horizontaliu paviršiumi 20 m atstumu?
c) Kokio dydžio trinties jėga rogėms judant palei kalną?
d) Kokį darbą atlieka trinties jėga nuleidžiant roges?
e) Kokį darbą atlieka gravitacija nuleidžiant roges?
f) Kokį darbą atlieka roges besileidžiančios nuo kalno atsirandančios jėgos?

18. 1 toną sveriantis automobilis juda 50 km/h greičiu. Variklis išvysto 10 kW galią. Benzino sąnaudos yra 8 litrai 100 km. Benzino tankis yra 750 kg/m 3, o jo specifinė šiluma degimas 45 MJ/kg. Koks yra variklio efektyvumas? Ar yra kokių nors papildomų duomenų apie būklę?
Užuomina. Šilumos variklio naudingumo koeficientas lygus variklio atliekamo darbo ir kuro degimo metu išsiskiriančios šilumos kiekio santykiui.

IN Kasdienybė Dažnai susiduriame su tokia sąvoka kaip darbas. Ką šis žodis reiškia fizikoje ir kaip nustatyti tamprumo jėgos darbą? Atsakymus į šiuos klausimus sužinosite straipsnyje.

Mechaninis darbas

Darbas yra skaliarinis algebrinis dydis, apibūdinantis jėgos ir poslinkio ryšį. Jei šių dviejų kintamųjų kryptis sutampa, ji apskaičiuojama pagal šią formulę:

• F- jėgos vektoriaus modulis, kuris atlieka darbą;
• S- poslinkio vektoriaus modulis.

Jėga, kuri veikia kūną, ne visada veikia. Pavyzdžiui, gravitacijos atliktas darbas lygus nuliui, jei jo kryptis statmena kūno judėjimui.

Jei jėgos vektorius sudaro nulinį kampą su poslinkio vektoriumi, tada darbui nustatyti reikia naudoti kitą formulę:

A = FScosα

α - kampas tarp jėgos ir poslinkio vektorių.

Reiškia, mechaninis darbas yra jėgos projekcijos poslinkio kryptimi ir poslinkio modulio sandauga arba poslinkio projekcijos pagal jėgos kryptį ir šios jėgos modulio sandauga.

Mechaninio darbo ženklas

Priklausomai nuo jėgos krypties kūno judėjimo atžvilgiu, darbas A gali būti:

• teigiamas (0°≤ α<90°);
• neigiamas (90°<α≤180°);
• lygus nuliui (α=90°).

Jei A>0, tai kūno greitis didėja. Pavyzdys yra obuolys, nukritęs nuo medžio ant žemės. Pas A<0 сила препятствует ускорению тела. Например, действие силы трения скольжения.

SI (International System of Units) darbo vienetas yra Džaulis (1N*1m=J). Džaulis – jėgos, kurios reikšmė yra 1 Niutonas, atliktas darbas, kai kūnas juda 1 metrą jėgos kryptimi.

Tamprumo jėgos darbas

Jėgos darbą galima nustatyti ir grafiškai. Norėdami tai padaryti, apskaičiuokite kreivinės figūros plotą pagal diagramą F s (x).

Taigi iš tamprumo jėgos priklausomybės nuo spyruoklės pailgėjimo grafiko galima išvesti tamprumo jėgos darbo formulę.

Jis lygus:

A=kx 2/2

• k- standumas;
• x- absoliutus pailgėjimas.

Ko mes išmokome?

Mechaninis darbas atliekamas, kai kūną veikia jėga, dėl kurios kūnas juda. Priklausomai nuo kampo, kuris susidaro tarp jėgos ir poslinkio, darbas gali būti lygus nuliui arba turėti neigiamą arba teigiamą ženklą. Naudodamiesi tamprumo jėgos pavyzdžiu, sužinojote apie grafinį darbo nustatymo metodą.

Ar žinai, kas yra darbas? Be jokios abejonės. Kiekvienas žmogus žino, kas yra darbas, jei jis gimė ir gyvena Žemės planetoje. Kas yra mechaninis darbas?

Šią sąvoką taip pat žino dauguma planetos žmonių, nors kai kurie asmenys gana miglotai supranta šį procesą. Bet dabar ne apie juos kalbame. Dar mažiau žmonių supranta, kas tai yra mechaninis darbas fizikos požiūriu. Fizikoje mechaninis darbas nėra žmogaus darbas maistui, tai fizinis dydis, kuris gali būti visiškai nesusijęs nei su žmogumi, nei su jokiu kitu gyvu padaru. Kaip tai? Išsiaiškinkime tai dabar.

Mechaninis darbas fizikoje

Pateikime du pavyzdžius. Pirmajame pavyzdyje upės vandenys, susidūrę su bedugne, triukšmingai krenta žemyn krioklio pavidalu. Antrasis pavyzdys – vyras, kuris ištiestose rankose laiko sunkų daiktą, pavyzdžiui, laiko nulūžusį stogą virš kaimo namo verandos, kad nenukristų, o žmona ir vaikai įnirtingai ieško, kuo jį paremti. Kada atliekami mechaniniai darbai?

Mechaninio darbo apibrėžimas

Beveik visi nedvejodami atsakys: antrajame. Ir jie bus neteisūs. Priešingai yra tiesa. Fizikoje aprašomas mechaninis darbas su šiais apibrėžimais: Mechaninis darbas atliekamas, kai kūną veikia jėga ir jis juda. Mechaninis darbas yra tiesiogiai proporcingas taikomai jėgai ir nuvažiuotam atstumui.

Mechaninio darbo formulė

Mechaninis darbas nustatomas pagal formulę:

kur A yra darbas,
F - stiprumas,
s yra nuvažiuotas atstumas.

Taigi, nepaisant viso pavargusio stogo laikiklio didvyriškumo, jo atliktas darbas lygus nuliui, tačiau vanduo, gravitacijos įtakoje krisdamas nuo aukšto skardžio, atlieka daugiausiai mechaninių darbų. Tai yra, jei mes nesėkmingai stumsime sunkią spintą, tai mūsų atliktas darbas fizikos požiūriu bus lygus nuliui, nepaisant to, kad mes naudojame didelę jėgą. Bet jei spintelę perkelsime tam tikru atstumu, tada atliksime darbą, lygų panaudotos jėgos ir atstumo, per kurį perkėlėme kūną, sandaugai.

Darbo vienetas yra 1 J. Tai darbas, kurį atlieka 1 Niutono jėga, judant kūnui 1 m atstumu Jei veikiančios jėgos kryptis sutampa su kūno judėjimo kryptimi, tai ši jėga daro teigiamą darbą. Pavyzdžiui, kai stumiame kūną ir jis juda. Ir tuo atveju, kai jėga veikia priešinga kūno judėjimui kryptimi, pavyzdžiui, trinties jėga, tada ši jėga atlieka neigiamą darbą. Jei veikiama jėga niekaip neįtakoja kūno judėjimo, tai šio darbo atliekama jėga lygi nuliui.

Mechaninis darbas. Darbo vienetai.

Kasdieniame gyvenime viską suprantame sąvoka „darbas“.

Fizikoje sąvoka Darbas kiek kitaip. Tai yra tam tikras fizinis dydis, o tai reiškia, kad jį galima išmatuoti. Fizikoje ji pirmiausia tiriama mechaninis darbas .

Pažvelkime į mechaninio darbo pavyzdžius.

Traukinys juda veikiamas elektrinio lokomotyvo traukos jėga, atliekami mechaniniai darbai. Šaudant iš pistoleto, parako dujų slėgio jėga veikia – ji judina kulką išilgai vamzdžio, o kulkos greitis didėja.

Iš šių pavyzdžių aišku, kad mechaninis darbas atliekamas, kai kūnas juda veikiamas jėgos. Mechaninis darbas atliekamas ir tuo atveju, kai kūną veikianti jėga (pavyzdžiui, trinties jėga) sumažina jo judėjimo greitį.

Norintys perkelti spintelę stipriai ją spaudžiame, bet jei nejuda, tai mechaninių darbų neatliekame. Galima įsivaizduoti atvejį, kai kūnas juda nedalyvaujant jėgoms (šiuo atveju neatliekamas ir mechaninis darbas).

Taigi, mechaninis darbas atliekamas tik tada, kai kūną veikia jėga ir jis juda .

Nesunku suprasti, kad kuo didesnė jėga veikia kūną ir kuo ilgesnis kelias, kurį kūnas nueina veikiamas šios jėgos, tuo didesnis darbas.

Mechaninis darbas yra tiesiogiai proporcingas taikomai jėgai ir tiesiogiai proporcingas nuvažiuotam atstumui .

Todėl sutarėme išmatuoti mechaninį darbą jėgos sandauga ir keliu, nueinančiu šia šios jėgos kryptimi:

darbas = jėga × kelias

Kur A- Darbas, F- jėga ir s- nuvažiuotas atstumas.

Darbo vienetu laikomas darbas, atliktas 1 N jėga 1 m atstumu.

Darbo vienetas - džaulis (J ) pavadintas anglų mokslininko Joule vardu. Taigi,

1 J = 1 N m.

Taip pat naudotas kilodžaulių (kJ) .

1 kJ = 1000 J.

Formulė A = Fs taikoma, kai jėga F pastovus ir sutampa su kūno judėjimo kryptimi.

Jei jėgos kryptis sutampa su kūno judėjimo kryptimi, tai ši jėga atlieka teigiamą darbą.

Jei kūnas juda priešinga kryptimi, nei veikia jėgos, pavyzdžiui, slydimo trinties jėga, tai ši jėga atlieka neigiamą darbą.

Jei kūną veikiančios jėgos kryptis yra statmena judėjimo krypčiai, tai ši jėga neveikia, darbas lygus nuliui:

Ateityje, kalbėdami apie mechaninį darbą, trumpai pavadinsime vienu žodžiu – darbas.

Pavyzdys. Apskaičiuokite atliktus darbus keliant 0,5 m3 tūrio granito plokštę į 20 m aukštį Granito tankis 2500 kg/m3.

Duota:

ρ = 2500 kg/m 3

Sprendimas:

čia F yra jėga, kurią reikia taikyti norint tolygiai pakelti plokštę aukštyn. Šios jėgos modulis yra lygi jėgai Fstrand, veikiančiai plokštę, ty F = Fstrand. O gravitacijos jėgą galima nustatyti pagal plokštės masę: Fmasis = gm. Apskaičiuokime plokštės masę, žinodami jos tūrį ir granito tankį: m = ρV; s = h, t.y. kelias yra lygus kėlimo aukščiui.

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

F = 9,8 N/kg · 1250 kg ≈ 12 250 N.

A = 12 250 N · 20 m = 245 000 J = 245 kJ.

Atsakymas: A =245 kJ.

Svirtys.Jėga.Energija

Skirtingiems varikliams tam pačiam darbui atlikti reikia skirtingo laiko. Pavyzdžiui, kranas statybvietėje per kelias minutes pakelia šimtus plytų į viršutinį pastato aukštą. Jei šias plytas perkeltų darbuotojas, jam tai padaryti prireiktų kelių valandų. Kitas pavyzdys. Arklys hektarą žemės gali suarti per 10-12 valandų, o traktorius su daugiadaliu plūgu ( plūgas- plūgo dalis, kuri nupjauna žemės sluoksnį iš apačios ir perkelia į sąvartyną; daugiasluoksnis plūgas - daug plūgų), šis darbas bus atliktas per 40-50 minučių.

Aišku, kad kranas tą patį darbą atlieka greičiau nei darbininkas, o traktorius – greičiau už arklį. Darbo greitis apibūdinamas specialiu dydžiu, vadinamu galia.

Galia yra lygi darbo ir laiko, per kurį jis buvo atliktas, santykiui.

Norėdami apskaičiuoti galią, turite padalyti darbą iš laiko, per kurį šis darbas buvo atliktas. galia = darbas/laikas.

Kur N- galia, A- Darbas, t- darbų atlikimo laikas.

Galia yra pastovus dydis, kai tas pats darbas atliekamas kas sekundę, kitais atvejais santykis A/t nustato vidutinę galią:

N vid. = A/t . Galios vienetu laikoma galia, kuria J darbas atliekamas per 1 s.

Šis vienetas vadinamas vatais ( W) kito anglų mokslininko Watto garbei.

1 vatas = 1 džaulis/1 sekundė, arba 1 W = 1 J/s.

Vatai (džaulis per sekundę) – W (1 J/s).

Didesni galios vienetai plačiai naudojami technologijoje - kilovatas (kW), megavatų (MW) .

1 MW = 1 000 000 W

1 kW = 1000 W

1 mW = 0,001 W

1 W = 0,000001 MW

1 W = 0,001 kW

1 W = 1000 mW

Pavyzdys. Raskite vandens srauto, tekančio per užtvanką, galią, jei vandens kritimo aukštis yra 25 m, o debitas 120 m3 per minutę.

Duota:

ρ = 1000 kg/m3

Sprendimas:

Kritančio vandens masė: m = ρV,

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

Vandenį veikianti gravitacija:

F = 9,8 m/s2 120 000 kg ≈ 1 200 000 N (12 105 N)

Darbas pagal srautą per minutę:

A – 1 200 000 N · 25 m = 30 000 000 J (3 · 107 J).

Srauto galia: N = A/t,

N = 30 000 000 J / 60 s = 500 000 W = 0,5 MW.

Atsakymas: N = 0,5 MW.

Įvairių variklių galia svyruoja nuo šimtųjų ir dešimtųjų kilovatų (elektrinio skustuvo variklis, siuvimo mašina) iki šimtų tūkstančių kilovatų (vandens ir garo turbinos).

5 lentelė.

Kai kurių variklių galia, kW.

Kiekvienas variklis turi lentelę (variklio pasą), kurioje nurodoma tam tikra informacija apie variklį, įskaitant jo galią.

Žmogaus galia normaliomis darbo sąlygomis yra vidutiniškai 70-80 W. Šokinėdamas ar bėgiodamas laiptais žmogus gali išvystyti iki 730 W galią, o kai kuriais atvejais ir daugiau.

Iš formulės N = A/t išplaukia, kad

Norint apskaičiuoti darbą, reikia padauginti galią iš laiko, per kurį šis darbas buvo atliktas.

Pavyzdys. Kambario ventiliatoriaus variklio galia yra 35 vatai. Kiek darbo jis padaro per 10 minučių?

Užrašykime problemos sąlygas ir ją išspręskime.

Duota:

Sprendimas:

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

Atsakymas A= 21 kJ.

Paprasti mechanizmai.

Nuo neatmenamų laikų žmogus mechaniniams darbams atlikti naudojo įvairius prietaisus.

Visiems žinoma, kad sunkus daiktas (akmuo, spintelė, staklės), kurio negalima pajudinti rankomis, gali būti pajudintas pakankamai ilgos lazdos – svirties pagalba.

Šiuo metu manoma, kad svertų pagalba prieš tris tūkstančius metų, statant piramides Senovės Egipte, sunkios akmens plokštės buvo perkeltos ir iškeltos į didelį aukštį.

Daugeliu atvejų, užuot pakėlus sunkų krovinį į tam tikrą aukštį, jį galima suvynioti arba patraukti į tą patį aukštį išilgai nuožulnios plokštumos arba pakelti naudojant blokus.

Jėgai konvertuoti naudojami prietaisai vadinami mechanizmai .

Paprasti mechanizmai apima: svirtis ir jų rūšis - blokas, vartai; pasvirusi plokštuma ir jos atmainos - pleištas, sraigtas. Dažniausiai naudojami paprasti mechanizmai jėgai įgyti, tai yra kelis kartus padidinti kūną veikiančią jėgą.

Paprasti mechanizmai randami tiek buityje, tiek visose sudėtingose ​​pramoninėse ir pramoninėse mašinose, kurios pjauna, suka ir štampuoja didelius plieno lakštus arba traukia geriausius siūlus, iš kurių vėliau gaminami audiniai. Tuos pačius mechanizmus galima rasti šiuolaikinėse sudėtingose ​​automatinėse mašinose, spausdinimo ir skaičiavimo mašinose.

Svirties rankena. Jėgų balansas ant svirties.

Panagrinėkime paprasčiausią ir labiausiai paplitusią mechanizmą – svirtį.

Svirtis yra standus korpusas, kuris gali suktis aplink fiksuotą atramą.

Nuotraukose parodyta, kaip darbuotojas naudoja laužtuvą kaip svirtį kroviniui pakelti. Pirmuoju atveju darbuotojas su jėga F spaudžia laužtuvo galą B, antroje - pakelia galą B.

Darbuotojas turi įveikti krovinio svorį P- jėga nukreipta vertikaliai žemyn. Norėdami tai padaryti, jis pasuka laužtuvą aplink ašį, einančią per vienintelę nejudėdamas lūžio taškas yra jo atramos taškas APIE. Jėga F su kuria darbuotojas veikia svirtį, yra mažesnė jėga P, taigi darbuotojas gauna įgyti jėgų. Naudodami svirtį galite pakelti tokį sunkų krovinį, kad negalite jo pakelti savarankiškai.

Paveikslėlyje parodyta svirtis, kurios sukimosi ašis yra APIE(atramos taškas) yra tarp jėgų taikymo taškų A Ir IN. Kitame paveikslėlyje parodyta šios svirties schema. Abi jėgos F 1 ir F 2, veikiantys svirtį, yra nukreipti viena kryptimi.

Trumpiausias atstumas tarp atramos taško ir tiesės, išilgai kurios jėga veikia svirtį, vadinamas jėgos ranka.

Šio statmens ilgis bus šios jėgos ranka. Paveikslas tai rodo OA- pečių jėga F 1; OB- pečių jėga F 2. Jėgos, veikiančios svirtį, gali pasukti ją aplink savo ašį dviem kryptimis: pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę. Taip, stiprybės F 1 sukasi svirtį pagal laikrodžio rodyklę ir jėga F 2 sukasi prieš laikrodžio rodyklę.

Sąlyga, kuriai esant svirtis yra pusiausvyroje, veikiant jai veikiančioms jėgoms, gali būti nustatyta eksperimentiškai. Reikia atsiminti, kad jėgos veikimo rezultatas priklauso ne tik nuo jos skaitinės vertės (modulio), bet ir nuo taško, kuriame ji veikia kūnui arba kaip ji nukreipta.

Įvairūs svoriai pakabinami ant svirties (žr. pav.) abiejose atramos taško pusėse, kad kiekvieną kartą svirtis išliktų pusiausvyroje. Jėgos, veikiančios svirtį, lygios šių apkrovų svoriams. Kiekvienu atveju išmatuojami jėgos moduliai ir jų pečiai. Iš patirties, parodytos 154 paveiksle, aišku, kad jėga 2 N subalansuoja jėgą 4 N. Šiuo atveju, kaip matyti iš paveikslo, mažesnio stiprumo petys yra 2 kartus didesnis nei didesnės jėgos petys.

Remiantis tokiais eksperimentais, buvo nustatyta svirties pusiausvyros sąlyga (taisyklė).

Svirtis yra pusiausvyroje, kai ją veikiančios jėgos yra atvirkščiai proporcingos šių jėgų svirtims.

Šią taisyklę galima parašyti kaip formulę:

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

Kur F 1Ir F 2 - svirtį veikiančios jėgos, l 1Ir l 2 , - šių jėgų pečiai (žr. pav.).

Svirties pusiausvyros taisyklę nustatė Archimedas apie 287–212 m. pr. Kr e. (bet paskutinėje pastraipoje buvo pasakyta, kad svertus naudojo egiptiečiai? O gal čia svarbus žodis „įkurta“?)

Iš šios taisyklės išplaukia, kad naudojant svirtį galima subalansuoti didesnę jėgą. Tegul viena svirties svirtis yra 3 kartus didesnė už kitą (žr. pav.). Tada taške B panaudojus, pavyzdžiui, 400 N jėgą, galima pakelti 1200 N sveriantį akmenį. Norint pakelti dar sunkesnį krovinį, reikia padidinti svirties svirties, kuria veikia darbuotojas, ilgį.

Pavyzdys. Naudodamas svirtį darbininkas pakelia 240 kg sveriančią plokštę (žr. 149 pav.). Kokią jėgą jis veikia didesnę 2,4 m svirties svirtį, jei mažesnė yra 0,6 m?

Užrašykime problemos sąlygas ir ją išspręskime.

Duota:

Sprendimas:

Pagal svirties pusiausvyros taisyklę F1/F2 = l2/l1, iš kur F1 = F2 l2/l1, kur F2 = P – akmens svoris. Akmens svoris asd = gm, F = 9,8 N 240 kg ≈ 2400 N

Tada F1 = 2400 N · 0,6/2,4 = 600 N.

Atsakymas: F1 = 600 N.

Mūsų pavyzdyje darbuotojas įveikia 2400 N jėgą, taikydamas svirtį 600 N jėgą. Tačiau šiuo atveju ranka, kurią veikia darbuotojas, yra 4 kartus ilgesnė nei ta, kurią veikia akmens svoris. ( l 1 : l 2 = 2,4 m: 0,6 m = 4).

Taikant sverto taisyklę, mažesnė jėga gali subalansuoti didesnę jėgą. Šiuo atveju mažesnės jėgos petys turėtų būti ilgesnis nei didesnės jėgos petys.

Galios akimirka.

Jūs jau žinote svirties pusiausvyros taisyklę:

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

Naudodami proporcijos savybę (jos kraštinių narių sandauga yra lygi vidurinių narių sandaugai), rašome ją tokia forma:

F 1l 1 = F 2 l 2 .

Kairėje lygybės pusėje yra jėgos sandauga F 1 ant jos peties l 1, o dešinėje - jėgos sandauga F 2 ant jos peties l 2 .

Jėgos, sukančios kūną ir jo petį, modulio sandauga vadinama jėgos momentas; jis žymimas raide M. Tai reiškia

Svirtis yra pusiausvyroje, veikiant dviem jėgoms, jei jėgos, sukančios ją pagal laikrodžio rodyklę, momentas yra lygus jėgos, sukančios ją prieš laikrodžio rodyklę, momentui.

Ši taisyklė vadinama akimirkų taisyklė , galima parašyti kaip formulę:

M1 = M2

Iš tiesų, mūsų nagrinėjamame eksperimente (§ 56) veikiančios jėgos buvo lygios 2 N ir 4 N, jų pečiai atitinkamai sudarė 4 ir 2 svirties spaudimus, t. y. šių jėgų momentai yra vienodi, kai svirtis yra pusiausvyroje. .

Jėgos momentą, kaip ir bet kurį fizikinį dydį, galima išmatuoti. Jėgos momento vienetu laikomas 1 N jėgos momentas, kurio petys lygiai 1 m.

Šis vienetas vadinamas niutonmetras (N m).

Jėgos momentas apibūdina jėgos veikimą ir parodo, kad jis vienu metu priklauso ir nuo jėgos modulio, ir nuo jos sverto. Iš tiesų, mes jau žinome, pavyzdžiui, kad jėgos poveikis durims priklauso ir nuo jėgos dydžio, ir nuo to, kur ji veikia. Kuo lengviau pasukti duris, tuo toliau nuo sukimosi ašies veikia jas veikianti jėga. Veržlę geriau atsukti ilgu nei trumpu veržliarakčiu. Kuo lengviau iš šulinio pakelti kibirą, tuo ilgesnė vartų rankena ir pan.

Svertai technikoje, kasdienybėje ir gamtoje.

Sverto taisyklė (arba momentų taisyklė) yra įvairių įrankių ir prietaisų, naudojamų technikoje ir kasdieniame gyvenime, kai reikia įgyti jėgų ar keliauti, veikimo pagrindas.

Dirbdami su žirklėmis įgyjame jėgų. Žirklės - tai yra svirtis(pav.), kurios sukimosi ašis vyksta per varžtą, jungiantį abi žirklių puses. Veikianti jėga F 1 yra žmogaus, laikančio žirkles, rankos raumenų jėga. Priešprieša F 2 yra žirklėmis pjaunamos medžiagos pasipriešinimo jėga. Priklausomai nuo žirklių paskirties, skiriasi jų konstrukcija. Biuro žirklės, skirtos popieriui pjauti, turi ilgus peiliukus ir beveik vienodo ilgio rankenas. Pjovimo popieriui nereikia daug jėgos, o ilgas peiliukas palengvina pjovimą tiesia linija. Lakštinio metalo pjovimo žirklės (pav.) turi daug ilgesnes rankenas nei ašmenys, kadangi metalo pasipriešinimo jėga yra didelė ir norint ją subalansuoti, tenka gerokai padidinti veikiančios jėgos svirtį. Skirtumas tarp rankenų ilgio ir atstumo nuo pjovimo dalies bei sukimosi ašies yra dar didesnis vielos pjaustytuvai(Pav.), skirta pjauti vielai.

Daugelis mašinų turi skirtingų tipų svirtis. Siuvimo mašinos rankena, dviračio pedalai ar rankinis stabdys, automobilio ir traktoriaus pedalai, pianino klavišai – tai šiose mašinose ir įrankiuose naudojamų svirčių pavyzdžiai.

Svirčių naudojimo pavyzdžiai yra veržlių ir darbastalių rankenos, gręžimo staklių svirtis ir kt.

Svertinių svarstyklių veikimas pagrįstas svirties principu (pav.). 48 paveiksle (p. 42) parodytos mokymo skalės veikia kaip vienodos rankos svirtis . IN dešimtainės skalės petys, ant kurios pakabinamas puodelis su svarmenimis, yra 10 kartų ilgesnis nei petys, nešantis krovinį. Taip daug lengviau sverti didelius krovinius. Sverdami krovinį dešimtainėmis skalėmis, svarmenų masę turėtumėte padauginti iš 10.

Svarstyklių, skirtų automobilių krovininiams vagonams sverti, įtaisas taip pat pagrįstas sverto taisykle.

Svertai taip pat randami įvairiose gyvūnų ir žmonių kūno vietose. Tai, pavyzdžiui, rankos, kojos, žandikauliai. Daug svertų galima rasti vabzdžių kūne (skaitant knygą apie vabzdžius ir jų kūno sandarą), paukščių, augalų sandaroje.

Svirties pusiausvyros dėsnio taikymas blokui.

Blokuoti Tai ratas su grioveliu, sumontuotas laikiklyje. Per bloko griovelį praleidžiama virvė, kabelis arba grandinė.

Fiksuotas blokas Tai vadinama bloku, kurio ašis yra fiksuota ir nekyla ir nenukrenta keliant krovinius (pav.).

Fiksuotas blokas gali būti laikomas vienodos rankos svirtimi, kurioje jėgų rankos yra lygios rato spinduliui (pav.): OA = OB = r. Toks blokas nesuteikia stiprybės. ( F 1 = F 2), bet leidžia keisti jėgos kryptį. Kilnojamas blokas - tai blokas. kurio ašis kyla ir krinta kartu su apkrova (pav.). Paveikslėlyje parodyta atitinkama svirtis: APIE- svirties atramos taškas, OA- pečių jėga R Ir OB- pečių jėga F. Nuo peties OB 2 kartus per petį OA, tada stiprybė F 2 kartus mažesnė jėga R:

F = P/2 .

Taigi, kilnojamas blokas suteikia 2 kartus didesnį stiprumą .

Tai galima įrodyti naudojant jėgos momento sąvoką. Kai blokas yra pusiausvyroje, jėgų momentai F Ir R lygūs vienas kitam. Bet jėgos petys F 2 kartus didesnis svertas R, taigi ir pati galia F 2 kartus mažesnė jėga R.

Paprastai praktikoje naudojamas fiksuoto bloko ir kilnojamojo derinys (pav.). Fiksuotas blokas naudojamas tik patogumui. Jis nesuteikia jėgos padidėjimo, bet keičia jėgos kryptį. Pavyzdžiui, jis leidžia pakelti krovinį stovint ant žemės. Tai naudinga daugeliui žmonių ar darbuotojų. Tačiau tai suteikia jėgų 2 kartus daugiau nei įprastai!

Darbo lygybė naudojant paprastus mechanizmus. „Auksinė mechanikos taisyklė“.

Mūsų svarstyti paprasti mechanizmai naudojami darbams atlikti tais atvejais, kai reikia subalansuoti kitą jėgą, veikiant vienai jėgai.

Natūralu, kad kyla klausimas: ar paprasti mechanizmai neduoda naudos darbui, nors ir suteikia galios ar kelio? Atsakymą į šį klausimą galima gauti iš patirties.

Subalansuojant dvi skirtingo dydžio jėgas ant svirties F 1 ir F 2 (pav.), paleiskite svirtį. Pasirodo, kad tuo pačiu metu mažesnės jėgos taikymo taškas F 2 eina toliau s 2, ir didesnės jėgos taikymo tašką F 1 - trumpesnis kelias s 1. Išmatavę šiuos kelius ir jėgos modulius, nustatome, kad keliai, kuriuos kerta svirties jėgų taikymo taškai, yra atvirkščiai proporcingi jėgoms:

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

Taigi, veikdami ilgą svirties ranką, mes įgyjame jėgų, bet tuo pačiu metu prarandame tiek pat.

Jėgos produktas F pakeliui s yra darbo. Mūsų eksperimentai rodo, kad svirtį veikiančių jėgų darbas yra lygus viena kitai:

F 1 s 1 = F 2 s 2, t.y. A 1 = A 2.

Taigi, Naudodami svertą negalėsite laimėti darbe.

Naudodami svertą galime įgyti galią arba atstumą. Taikydami jėgą trumpajai svirties rankai, mes įgyjame atstumą, bet prarandame tiek pat jėgos.

Yra legenda, kad Archimedas, apsidžiaugęs atradęs sverto taisyklę, sušuko: „Duok man atramos tašką ir aš apversiu Žemę!

Žinoma, Archimedas negalėjo susidoroti su tokia užduotimi net jei jam būtų duotas atramos taškas (kuris turėjo būti už Žemės ribų) ir reikiamo ilgio svirtis.

Norint pakelti žemę vos 1 cm, ilgoji svirties rankena turėtų apibūdinti milžiniško ilgio lanką. Norint pajudinti ilgą svirties galą šiuo keliu, pavyzdžiui, 1 m/s greičiu, prireiktų milijonų metų!

Stacionarus blokas neduoda jokio darbo pelno, kurią nesunku patikrinti eksperimentiškai (žr. pav.). Jėgų taikymo taškais nueiti keliai F Ir F, yra vienodi, jėgos yra vienodos, vadinasi, darbas yra tas pats.

Judančio bloko pagalba galite išmatuoti ir palyginti atliktus darbus. Norint pakelti krovinį į aukštį h, naudojant kilnojamąjį bloką, reikia pakelti lyno galą, prie kurio pritvirtintas dinamometras, kaip rodo patirtis (pav.), į 2h aukštį.

Taigi, 2 kartus padidinę jėgą, jie praranda 2 kartus kelyje, todėl kilnojamas blokas neduoda naudos.

Šimtmečių praktika tai parodė Nė vienas iš mechanizmų nepadidina našumo. Priklausomai nuo darbo sąlygų, jie naudoja įvairius mechanizmus, siekdami laimėti jėgos ar kelionės metu.

Jau senovės mokslininkai žinojo taisyklę, taikytiną visiems mechanizmams: nesvarbu, kiek kartų laimime jėga, tiek pat kartų pralaimime distancijoje. Ši taisyklė buvo vadinama „auksine mechanikos taisykle“.

Mechanizmo efektyvumas.

Svarstydami svirties konstrukciją ir veikimą, neatsižvelgėme į trintį, taip pat į svirties svorį. šiomis idealiomis sąlygomis darbas, atliktas pritaikytos jėgos (vadinsime tai darbu pilnas), yra lygus naudinga dirbti pakeliant krovinius arba įveikiant bet kokį pasipriešinimą.

Praktiškai bendras mechanizmo atliktas darbas visada yra šiek tiek didesnis už naudingą darbą.

Dalis darbo atliekama prieš mechanizme esančią trinties jėgą ir judant atskiras jo dalis. Taigi, naudojant kilnojamąjį bloką, papildomai tenka atlikti darbus pakelti patį bloką, virvę ir nustatyti trinties jėgą bloko ašyje.

Kad ir kokį mechanizmą imtume, jo pagalba atliktas naudingas darbas visada sudaro tik dalį viso darbo. Tai reiškia, kad naudingą darbą žymėdami raide Ap, bendrą (išleistą) darbą – Az, galime rašyti:

Aukštyn< Аз или Ап / Аз < 1.

Naudingo darbo ir bendro darbo santykis vadinamas mechanizmo efektyvumu.

Naudingumo koeficientas sutrumpintai vadinamas efektyvumu.

Efektyvumas = Ap / Az.

Efektyvumas paprastai išreiškiamas procentais ir žymimas graikiška raide η, skaitoma kaip „eta“:

η = Ap / Az · 100%.

Pavyzdys: 100 kg sveriantis krovinys pakabinamas ant trumposios svirties peties. Norėdami jį pakelti, ilgoji ranka pakeliama 250 N jėga svirties efektyvumas.

Užrašykime problemos sąlygas ir ją išspręskime.

Duota :

Sprendimas :

η = Ap / Az · 100%.

Bendras (išleistas) darbas Az = Fh2.

Naudingas darbas Ap = Рh1

P = 9,8 100 kg ≈ 1000 N.

Ap = 1000 N · 0,08 = 80 J.

Az = 250 N · 0,4 m = 100 J.

η = 80 J/100 J 100 % = 80 %.

Atsakymas : η = 80%.

Tačiau „auksinė taisyklė“ galioja ir šiuo atveju. Dalis naudingo darbo – 20% jo – skiriama trinčiai svirties ašyje ir oro pasipriešinimui įveikti bei pačios svirties judėjimui.

Bet kurio mechanizmo efektyvumas visada yra mažesnis nei 100%. Kurdami mechanizmus žmonės siekia padidinti jų efektyvumą. Norint tai pasiekti, sumažinama trintis mechanizmų ašyse ir jų svoris.

Energija.

Gamyklose ir gamyklose mašinos ir mašinos yra varomos elektros varikliais, kurie vartoja elektros energiją (iš čia ir kilęs pavadinimas).

Mūsų kasdienėje patirtyje žodis „darbas“ pasirodo labai dažnai. Tačiau reikėtų atskirti fiziologinį darbą nuo darbo fizikos mokslo požiūriu. Grįžę iš pamokos sakote: „O, aš toks pavargęs! Tai fiziologinis darbas. Arba, pavyzdžiui, kolektyvo darbas liaudies pasakoje „Ropė“.

1 pav. Darbas kasdienine to žodžio prasme

Čia kalbėsime apie darbą fizikos požiūriu.

Mechaninis darbas atliekamas, jei kūnas juda veikiamas jėgos. Darbas žymimas lotyniška raide A. Griežtesnis darbo apibrėžimas skamba taip.

Jėgos darbas yra fizikinis dydis, lygus jėgos dydžio ir atstumo, kurį kūnas nukeliauja jėgos kryptimi, sandaugai.

2 pav. Darbas yra fizinis dydis

Formulė galioja, kai kūną veikia pastovi jėga.

Tarptautinėje SI vienetų sistemoje darbas matuojamas džauliais.

Tai reiškia, kad jei veikiamas 1 niutono jėgos kūnas pasislenka 1 metrą, tai šia jėga padaroma 1 džaulis.

Darbo vienetas pavadintas anglų mokslininko Jameso Prescott Joule vardu.

3 pav. James Prescott Joule (1818–1889)

Iš darbo apskaičiavimo formulės išplaukia, kad galimi trys atvejai, kai darbas lygus nuliui.

Pirmasis atvejis, kai kūną veikia jėga, bet kūnas nejuda. Pavyzdžiui, namą veikia didžiulė gravitacijos jėga. Bet ji nedirba jokio darbo, nes namas nejuda.

Antrasis atvejis, kai kūnas juda pagal inerciją, ty jo neveikia jokios jėgos. Pavyzdžiui, erdvėlaivis juda tarpgalaktinėje erdvėje.

Trečiasis atvejis – kai jėga veikia kūną statmenai kūno judėjimo krypčiai. Šiuo atveju, nors kūnas juda ir jį veikia jėga, kūno judėjimo nėra jėgos kryptimi.

4 pav. Trys atvejai, kai darbas lygus nuliui

Taip pat reikėtų pasakyti, kad jėgos atliktas darbas gali būti neigiamas. Tai atsitiks, jei kūnas judės prieš jėgos kryptį. Pavyzdžiui, kranui pakeliant krovinį virš žemės, naudodamas trosą, gravitacijos jėgos atliktas darbas yra neigiamas (o darbas, kurį atlieka į viršų nukreipta troso tamprumo jėga, priešingai – teigiamas).

Tarkime, kad atliekant statybos darbus, duobę reikia užpilti smėliu. Ekskavatoriui tai padaryti prireiktų kelių minučių, tačiau darbininkui su kastuvu tektų dirbti kelias valandas. Bet ir ekskavatorius, ir darbininkas būtų baigę tas pats darbas.

5 pav. Tas pats darbas gali būti atliktas skirtingu laiku

Fizikoje atliekamo darbo greičiui apibūdinti naudojamas dydis, vadinamas galia.

Galia yra fizinis dydis, lygus darbo ir jo atlikimo laiko santykiui.

Galia nurodoma lotyniška raide N.

SI galios vienetas yra vatas.

Vienas vatas yra galia, kuria per vieną sekundę atliekamas vienas džaulis.

Jėgos blokas pavadintas anglų mokslininko, garo variklio išradėjo Jameso Watto vardu.

6 pav. James Watt (1736–1819)

Sujungkime darbo skaičiavimo formulę su galios skaičiavimo formule.

Dabar prisiminkime, kad kūno nuvažiuoto kelio santykis yra S, judėjimo metu t parodo kūno judėjimo greitį v.

Taigi, galia lygi jėgos skaitinės vertės ir kūno greičio jėgos kryptimi sandaugai.

Šią formulę patogu naudoti sprendžiant uždavinius, kai žinomu greičiu judantį kūną veikia jėga.

Bibliografija

1. Lukašikas V.I., Ivanova E.V. Fizikos uždavinių rinkinys bendrojo ugdymo įstaigų 7-9 klasėms. – 17 leidimas. - M.: Švietimas, 2004 m.
2. Peryshkin A.V. Fizika. 7 klasė – 14 leid., stereotipas. - M.: Bustard, 2010 m.
3. Peryshkin A.V. Fizikos uždavinių rinkinys, 7-9 kl.: 5 leid., stereotipas. - M: leidykla „Egzaminas“, 2010 m.

1. Interneto portalas Physics.ru ().
2. Interneto portalas Festival.1september.ru ().
3. Interneto portalas Fizportal.ru ().
4. Interneto portalas Elkin52.narod.ru ().

Namų darbai

1. Kokiais atvejais darbas lygus nuliui?
2. Kaip atliekamas darbas palei kelią, einamą jėgos kryptimi? Priešinga kryptimi?
3. Kiek darbo atlieka trinties jėga, veikianti plytą, kai ji pasislenka 0,4 m? Trinties jėga yra 5 N.