Хүчээр хийдэг энергийн ажил юу вэ? Механик ажил

Та сургуулийн физикийн үндсэн хичээлээс механик ажил (хүчний ажил) -ийг аль хэдийн мэддэг болсон. Дараах тохиолдолд механик ажлын тодорхойлолтыг эргэн санацгаая.

Хэрэв хүч нь биеийн хөдөлгөөнтэй ижил чиглэлд чиглэгддэг бол хүчний хийсэн ажил

Энэ тохиолдолд хүчний хийсэн ажил эерэг байна.

Хэрэв хүч нь биеийн хөдөлгөөний эсрэг чиглэсэн байвал хүчний хийсэн ажил болно

Энэ тохиолдолд хүчний хийсэн ажил сөрөг байна.

Хэрэв f_vec хүч нь биеийн шилжилт хөдөлгөөнд перпендикуляр чиглүүлсэн бол хүчний хийсэн ажил тэг болно.

Ажил - скаляр хэмжигдэхүүн. Ажлын нэгжийг Английн эрдэмтэн Жеймс Жоулийн хүндэтгэлд зориулан жоуль (тэмдэг: J) гэж нэрлэдэг. чухал үүрэгэнерги хадгалагдах хуулийг нээхэд . Томъёо (1)-ээс дараах байдалтай байна.

1 J = 1 N * м.

1. 0.5 кг жинтэй блокыг ширээний дагуу 2 м зайд хөдөлгөж, түүнд 4 Н-ийн уян хатан хүчийг үзүүлэв (Зураг 28.1). Блок ба хүснэгтийн хоорондох үрэлтийн коэффициент 0.2 байна. Блок дээр ямар ажил ажиллаж байна вэ?
a) хүндийн хүч m?
б) хэвийн урвалын хүч?
в) уян харимхай хүч?
г) гулсах үрэлтийн хүч tr?

Биед үйлчилж буй хэд хэдэн хүчний гүйцэтгэсэн нийт ажлыг хоёр аргаар олж болно.
1. Хүч тус бүрийн ажлыг олж, тэмдгүүдийг харгалзан эдгээр ажлыг нэгтгэ.
2. Биед үйлчлэх бүх хүчний үр дүнг олж, үр дүнгийн ажлыг тооцоол.

Хоёр арга нь ижил үр дүнд хүргэдэг. Үүнийг батлахын тулд өмнөх даалгавар руу буцаж очоод 2-р даалгаврын асуултуудад хариулна уу.

2. Энэ нь юутай тэнцүү вэ:
a) блок дээр ажиллаж байгаа бүх хүчний гүйцэтгэсэн ажлын нийлбэр?
б) блок дээр ажиллаж буй бүх хүчний үр дүн?
в) ажлын үр дүн? IN ерөнхий тохиолдол(f_vec хүчийг дор чиглүүлэх үед дурын өнцөгшилжилт s_vec) хүчний ажлын тодорхойлолт дараах байдалтай байна.

Ажил А тогтмол хүчнь хүчний модуль F-ийн шилжилтийн модуль s ба хүчний чиглэл ба шилжилтийн чиглэлийн хоорондох α өнцгийн косинусын үржвэртэй тэнцүү байна.

A = Fs cos α (4)

3. Юуг харуулах ерөнхий тодорхойлолтДараах диаграммд үзүүлсэн дүгнэлтийг хийж гүйцэтгэнэ. Тэдгээрийг амаар томъёолж, дэвтэртээ бичээрэй.

4. Ширээн дээр байрлах блок дээр хүч үйлчилж, модуль нь 10 Н. Яагаад өнцөгтэй тэнцүү байнаэнэ хүч ба блокийн хөдөлгөөний хооронд, хэрэв блокыг ширээний дагуу 60 см-ээр хөдөлгөх үед энэ хүч нь дараах ажлыг гүйцэтгэсэн: a) 3 J; б) -3 Ж; в) -3 Ж; г) -6 Ж? Тайлбарлах зураг зурах.

2. Хүндийн хүчний ажил

m масстай биеийг анхны h n өндрөөс эцсийн h k өндөр хүртэл босоогоор хөдөлгөе.

Хэрэв бие доошоо хөдөлж байвал (h n > h k, Зураг 28.2, а) хөдөлгөөний чиглэл нь таталцлын чиглэлтэй давхцдаг тул таталцлын ажил эерэг байна. Хэрэв бие дээшээ хөдөлвөл (h n< h к, рис. 28.2, б), то работа силы тяжести отрицательна.

Аль ч тохиолдолд таталцлын хүчээр хийсэн ажил

A = мг(h n – h k). (5)

Одоо босоо чиглэлд өнцгөөр шилжих үед таталцлын гүйцэтгэсэн ажлыг олцгооё.

5. m масстай жижиг блок s урт, h өндөртэй налуу хавтгайн дагуу гулссан (Зураг 28.3). Налуу хавтгай нь босоо тэнхлэгтэй α өнцөг үүсгэдэг.

a) Таталцлын чиглэл ба блокийн хөдөлгөөний чиглэлийн хоорондох өнцөг ямар байх вэ? Тайлбартай зураг зурах.
б) Таталцлын ажлыг m, g, s, α-аар илэрхийл.
в) s-г h ба α-р илэрхийлнэ.
г) Таталцлын ажлыг m, g, h-ээр илэрхийл.
e) Блок бүхэлдээ нэг хавтгайн дагуу дээшээ хөдлөхөд таталцлын хүч ямар ажил хийх вэ?

Энэ даалгаврыг гүйцэтгэсний дараа та бие нь доошоо болон дээшээ босоо чиглэлд өнцгөөр хөдөлж байсан ч таталцлын ажлыг (5) томъёогоор илэрхийлдэг гэдэгт итгэлтэй байна.

Гэхдээ дараа нь таталцлын ажлын томъёо (5) нь бие нь ямар ч траекторийн дагуу хөдөлж байх үед хүчинтэй байдаг, учир нь аливаа траекторийг (Зураг 28.4, а) жижиг олонлог хэлбэрээр дүрсэлж болно. налуу онгоцууд"(Зураг 28.4, b).

Тиймээс,
Аливаа траекторийн дагуу хөдөлж байх үед таталцлын хүчээр гүйцэтгэсэн ажлыг томъёогоор илэрхийлнэ

A t = мг(h n – h k),

Энд h n нь биеийн анхны өндөр, h k нь эцсийн өндөр юм.
Таталцлын хүчээр хийсэн ажил нь траекторийн хэлбэрээс хамаардаггүй.

Жишээлбэл, биеийг А цэгээс В цэг рүү (Зураг 28.5) 1, 2, 3-р траекторийн дагуу шилжүүлэх үед таталцлын ажил ижил байна. Эндээс, ялангуяа хаалттай траекторийн дагуу хөдөлж байх үед (бие эхлэх цэг рүү буцаж ирэхэд) таталцлын хүч тэгтэй тэнцүү байна.

6. l урттай утсанд өлгөөтэй m масстай бөмбөгийг 90º хазайлгаж, утсыг чангалж, түлхэлтгүйгээр суллав.
a) Бөмбөгийг тэнцвэрийн байрлалд шилжүүлэх үед таталцлын хүчээр ямар ажил гүйцэтгэх вэ (Зураг 28.6)?
б) Утасны уян харимхай хүч ижил хугацаанд ямар ажил гүйцэтгэх вэ?
в) Бөмбөлөгт нэгэн зэрэг нөлөөлсөн үр дүнгийн хүчний хийсэн ажил юу вэ?

3. Уян хатан хүчний ажил

Хавар нь хэв гажилтгүй байдалд буцаж ирэхэд уян харимхай хүч үргэлж эерэг ажил хийдэг: түүний чиглэл нь хөдөлгөөний чиглэлтэй давхцдаг (Зураг 28.7).

Уян хатан хүчний гүйцэтгэсэн ажлыг олцгооё.
Энэ хүчний модуль нь хэв гажилтын модуль x-тэй хамааралтай (§ 15-ыг үзнэ үү)

Ийм хүчний хийсэн ажлыг графикаар олж болно.

Тогтмол хүчээр гүйцэтгэсэн ажил нь нүүлгэн шилжүүлэлтийн эсрэг хүчний график дор тэгш өнцөгтийн талбайтай тоон хувьд тэнцүү болохыг анхаарна уу (Зураг 28.8).

Зураг 28.9-д уян хатан хүчний F(x) графикийг үзүүлэв. Биеийн бүх хөдөлгөөнийг оюун санааны хувьд ийм жижиг интервалд хуваах бөгөөд тэдгээр нь тус бүрт хүчийг тогтмол гэж үзэж болно.

Дараа нь эдгээр интервал тус бүр дээр хийх ажил нь графикийн харгалзах хэсгийн доорх зургийн талбайтай тоогоор тэнцүү байна. Бүх ажил нь эдгээр чиглэлийн ажлын нийлбэртэй тэнцүү байна.

Иймээс энэ тохиолдолд ажил нь F(x) хамаарлын график дор байгаа зургийн талбайтай тоон хувьд тэнцүү байна.

7. Зураг 28.10-ыг ашиглан үүнийг батал

Пүрш хэв гажилтгүй байдалдаа буцаж ирэхэд уян харимхай хүчний гүйцэтгэсэн ажлыг томъёогоор илэрхийлнэ

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

8. Зураг 28.11-ийн графикийг ашиглан пүршний хэв гажилт x n-ээс x k болж өөрчлөгдөхөд уян харимхай хүчний ажлыг томьёогоор илэрхийлнэ гэдгийг батал.

Томъёо (8)-аас бид уян харимхай хүчний ажил нь зөвхөн пүршний анхны болон эцсийн хэв гажилтаас хамаардаг болохыг харж байна. Тиймээс хэрэв бие эхлээд хэв гажилтанд орж, дараа нь анхны төлөвтөө буцаж ирвэл уян харимхай хүчний ажил болно тэг. Таталцлын ажил нь ижил шинж чанартай гэдгийг эргэн санацгаая.

9. Б эхлэх мөч 400 Н/м хөшүүнтэй пүршний суналт 3 см. Пүршийг дахин 2 см сунгана.
a) Пүршний эцсийн деформаци юу вэ?
б) Пүршний уян харимхай хүч ямар ажил хийдэг вэ?

10. Анхны агшинд 200 Н/м хөшүүнтэй пүрш 2 см-ээр сунаж, эцсийн мөчид 1 см шахагдсан пүршний уян харимхай хүч ямар ажил хийх вэ?

4. Үрэлтийн хүчний ажил

Биеийг тогтсон тулгуурын дагуу гулсуулна уу. Бие дээр ажиллаж буй гулсах үрэлтийн хүч нь үргэлж хөдөлгөөний эсрэг чиглэсэн байдаг тул гулсах үрэлтийн хүчний ажил хөдөлгөөний аль ч чиглэлд сөрөг байдаг (Зураг 28.12).

Тиймээс, хэрэв та блокыг баруун тийш, шонг зүүн тийш ижил зайд шилжүүлбэл буцаж ирэх болно. эхлэх байрлал, гулсах үрэлтийн хүчний хийсэн нийт ажил тэгтэй тэнцүү биш байх болно. Энэ бол хамгийн чухал ялгаататалцлын болон уян хатан байдлын ажлын гулсах үрэлтийн хүчний ажил. Биеийг хаалттай траекторийн дагуу хөдөлгөхөд эдгээр хүчний хийсэн ажил тэгтэй тэнцүү гэдгийг санацгаая.

11. 1 кг масстай блокыг ширээний дагуу хөдөлгөж, түүний зам нь 50 см талтай дөрвөлжин хэлбэртэй болсон.
a) Блок эхлэх цэг рүүгээ буцаж ирсэн үү?
б) Блок дээр үйлчлэх үрэлтийн хүчний гүйцэтгэсэн нийт ажил хэд вэ? Блок ба хүснэгтийн хоорондох үрэлтийн коэффициент 0.3 байна.

5. Хүч

Ихэнхдээ хийгдэж буй ажил нь чухал биш, харин ажлын хурд нь чухал байдаг. Энэ нь хүч чадлаар тодорхойлогддог.

Хүчин чадал P нь энэ ажлыг гүйцэтгэсэн А ажлын t хугацаатай харьцуулсан харьцаа юм.

(Заримдаа механикийн хүчийг N үсгээр, электродинамикийн хувьд P үсгээр тэмдэглэдэг. Бид чадлын хувьд ижил тэмдэглэгээг ашиглах нь илүү тохиромжтой гэж үздэг.)

Эрчим хүчний нэгж нь Английн зохион бүтээгч Жеймс Ваттын нэрээр нэрлэгдсэн ватт (тэмдэг: W) юм. Томъёо (9)-аас ийм байна

1 Вт = 1 Ж/с.

12. 10 кг жинтэй хувинтай усыг 1 м өндөрт 2 секундын турш жигд өргөхөд хүн ямар хүчийг хөгжүүлэх вэ?

Хүч чадлыг ажил, цаг хугацаагаар бус харин хүч, хурдаар илэрхийлэх нь ихэвчлэн тохиромжтой байдаг.

Шилжилтийн дагуу хүч чиглэсэн тохиолдолд авч үзье. Дараа нь хүчний хийсэн ажил A = Fs. Энэ илэрхийллийг томьёо (9)-д орлуулснаар бид дараахь зүйлийг олж авна.

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

13. Машин хэвтээ замаар 72 км/цагийн хурдтай явж байна. Үүний зэрэгцээ түүний хөдөлгүүр нь 20 кВт-ын хүчийг хөгжүүлдэг. Машины хөдөлгөөнд үзүүлэх эсэргүүцлийн хүч юу вэ?

Сэтгэгдэл. -тэй хэвтээ замаар машин явж байх үед тогтмол хурд, зүтгүүрийн хүч нь машины хөдөлгөөнд үзүүлэх эсэргүүцлийн хүчтэй тэнцүү байна.

14. Краны моторын хүч 20 кВт, краны цахилгаан хөдөлгүүрийн үр ашиг 75% байвал 4 тонн жинтэй бетон блокыг 30 м өндөрт жигд өргөхөд хэр хугацаа шаардагдах вэ?

Сэтгэгдэл. Цахилгаан моторын үр ашиг харьцаатай тэнцүү байнахөдөлгүүрийн ажилд ачаа өргөх ажил.

Нэмэлт асуулт, даалгавар

15. 200 гр масстай бөмбөгийг 10 өндөртэй, хэвтээ талдаа 45º өнцөгтэй тагтнаас шидсэн. Нислэгт хүрч байна хамгийн их өндөр 15 м, бөмбөг газарт унав.
a) Бөмбөгийг өргөхөд таталцлын хүч ямар ажил хийдэг вэ?
б) Бөмбөгийг буулгахад таталцлын хүчээр ямар ажил гүйцэтгэх вэ?
в) Бөмбөгийг бүхэл бүтэн нислэгийн үед таталцлын хүчээр ямар ажил хийдэг вэ?
d) Нөхцөл байдалд нэмэлт мэдээлэл байна уу?

16. 0.5 кг масстай бөмбөг 250 Н/м хөшүүн чанар бүхий пүршнээс дүүжлэгдэж, тэнцвэрт байдалд байна. Бөмбөгийг дээш өргөсөн бөгөөд пүрш нь хэв гажилтгүй болж, түлхэлтгүйгээр суллана.
a) Бөмбөгийг ямар өндөрт өргөсөн бэ?
б) Бөмбөгийг тэнцвэрийн байрлалд шилжүүлэх үед таталцлын хүчээр ямар ажил гүйцэтгэх вэ?
в) Бөмбөгийг тэнцвэрийн байрлалд шилжүүлэх хугацаанд уян харимхай хүч ямар ажил гүйцэтгэх вэ?
г) Бөмбөг тэнцвэрийн байрлал руу шилжих хугацаанд бөмбөгөнд үзүүлсэн бүх хүчний үр дүнгийн хийсэн ажил юу вэ?

17. 10 кг жинтэй чарга ямар ч хамаагүй доош гулсдаг анхны хурдхамт цаст уулналуу өнцгөөр α = 30º бөгөөд тодорхой зайг туулна хэвтээ гадаргуу(Зураг 28.13). Чарга ба цасны хоорондох үрэлтийн коэффициент 0.1 байна. Уулын суурийн урт l = 15 м.

юу модуль тэнцүү байначарга хэвтээ гадаргуу дээр хөдлөх үед үрэлтийн хүч?
б) Чарга хэвтээ гадаргуугийн дагуу 20 м зайд хөдлөхөд үрэлтийн хүчээр ямар ажил гүйцэтгэх вэ?
в) Чарга уулын дагуу хөдөлж байх үед үрэлтийн хүч ямар байх вэ?
г) Чарга буулгах үед үрэлтийн хүч ямар ажил гүйцэтгэх вэ?
д) Чарга буулгах үед таталцлын хүчээр ямар ажил гүйцэтгэх вэ?
е) Уулнаас буух үед чарга дээр ажиллаж байгаа үр дүнгийн хүчний ажил юу вэ?

18. 1 тонн жинтэй машин 50 км/цагийн хурдтай хөдөлдөг. Хөдөлгүүр нь 10 кВт-ын хүчийг хөгжүүлдэг. Бензин зарцуулалт 100 км тутамд 8 литр байна. Бензиний нягт нь 750 кг / м 3, түүний тодорхой дулааншаталт 45 МЖ/кг. Хөдөлгүүрийн үр ашиг гэж юу вэ? Нөхцөл байдалд нэмэлт мэдээлэл байна уу?
Сэтгэгдэл. Дулааны хөдөлгүүрийн үр ашиг нь хөдөлгүүрийн гүйцэтгэсэн ажлын харьцааг түлшний шаталтын үед ялгарах дулааны хэмжээтэй тэнцүү байна.

IN Өдөр тутмын амьдралИхэнхдээ бид ажил гэх мэт ойлголттой тулгардаг. Энэ үг физикт ямар утгатай вэ, уян хатан хүчний ажлыг хэрхэн тодорхойлох вэ? Та эдгээр асуултын хариултыг нийтлэлээс олж мэдэх болно.

Механик ажил

Ажил нь хүч ба шилжилтийн хоорондын хамаарлыг тодорхойлдог скаляр алгебрийн хэмжигдэхүүн юм. Хэрэв эдгээр хоёр хувьсагчийн чиглэл давхцаж байвал дараах томъёогоор тооцоолно.

• Ф- ажил гүйцэтгэх хүчний векторын модуль;
• С- шилжилтийн вектор модуль.

Биед үйлчилдэг хүч үргэлж ажил хийдэггүй. Жишээлбэл, таталцлын хүчний үйл ажиллагааны чиглэл нь биеийн хөдөлгөөнд перпендикуляр байвал түүний хийсэн ажил тэг болно.

Хэрэв хүчний вектор нь нүүлгэн шилжүүлэлтийн вектортой тэгээс ялгаатай өнцөг үүсгэдэг бол ажлыг тодорхойлохын тулд өөр томъёог ашиглана.

A=FScosα

α - хүч ба шилжилтийн векторуудын хоорондох өнцөг.

гэсэн үг, механик ажил нь шилжилтийн чиглэл ба шилжилтийн модуль дээрх хүчний проекцын үржвэр, эсвэл хүчний чиглэл ба энэ хүчний модуль дээрх шилжилтийн проекцын үржвэр юм.

Механик ажлын тэмдэг

Биеийн хөдөлгөөнтэй харьцуулахад хүчний чиглэлээс хамааран А ажил нь:

• эерэг (0°≤ α<90°);
• сөрөг (90°<α≤180°);
• тэгтэй тэнцүү (α=90°).

Хэрэв A>0 бол биеийн хурд нэмэгдэнэ. Жишээ нь модноос газарт унасан алим юм. А-д<0 сила препятствует ускорению тела. Например, действие силы трения скольжения.

SI (Олон улсын нэгжийн систем) ажлын нэгж нь Жоуль (1N*1m=J) юм. Биеийг хүчний чиглэлд 1 метр хөдөлгөхөд утга нь 1 Ньютон байх хүчний гүйцэтгэсэн ажил нь жоуль юм.

Уян хатан хүчний ажил

Хүчний ажлыг графикаар бас тодорхойлж болно. Үүнийг хийхийн тулд F s (x) графикийн доорх муруй шугамын талбайг тооцоол.

Ийнхүү пүршний суналтаас уян харимхай хүчний хамаарлын графикаас уян харимхай хүчний ажлын томъёог гаргаж болно.

Энэ нь тэнцүү байна:

A=kx 2 /2

• к- хатуу байдал;
• x- үнэмлэхүй суналт.

Бид юу сурсан бэ?

Механик ажил нь биеийг хөдөлгөхөд хүргэдэг хүч хэрэглэх үед хийгддэг. Хүч ба шилжилтийн хооронд үүсэх өнцгөөс хамааран ажил нь тэг эсвэл сөрөг эсвэл эерэг тэмдэгтэй байж болно. Уян хатан хүчний жишээг ашиглан та ажлыг тодорхойлох график аргын талаар олж мэдсэн.

Та ажил гэж юу болохыг мэдэх үү? Ямар ч эргэлзээгүйгээр. Хүн бүр дэлхий дээр төрж, амьдарч байсан бол ажил гэж юу болохыг мэддэг. Механик ажил гэж юу вэ?

Энэ ойлголтыг манай гаригийн ихэнх хүмүүс мэддэг боловч зарим хүмүүс энэ үйл явцын талаар тодорхой бус ойлголттой байдаг. Гэхдээ бид одоо тэдний тухай ярихгүй байна. Тэр ч байтугай цөөхөн хүн энэ нь юу болохыг мэддэг физикийн үүднээс механик ажил.Физикийн хувьд механик ажил нь хүний ​​хоол хүнс биш, энэ нь хүн эсвэл бусад амьд биеттэй огт хамааралгүй физик хэмжигдэхүүн юм. Яаж тэгэх вэ? Одоо үүнийг олж мэдье.

Физикийн механик ажил

Хоёр жишээ хэлье. Эхний жишээнд, ангалтай тулгарсан голын ус хүрхрээ хэлбэрээр чимээ шуугиантай унав. Хоёрдахь жишээ гэвэл, нэгэн эр хүнд юм сунгасан гартаа атгаж, тухайлбал, хөдөө байшингийн үүдний үүдний хагарсан дээврийг уначих вий гэж бариад зогсож байхад эхнэр, хүүхдүүд нь түших юм хайсаар байх жишээтэй. Механик ажил хэзээ хийгддэг вэ?

Механик ажлын тодорхойлолт

Бараг бүх хүмүүс эргэлзээгүйгээр хариулах болно: хоёрдугаарт. Мөн тэд буруу байх болно. Харин эсрэгээрээ. Физикийн хувьд механик ажлыг дүрсэлсэн байдаг дараах тодорхойлолтуудтай:биенд хүч үйлчилж, хөдөлж байх үед механик ажил хийгдэнэ. Механик ажил нь хэрэглэсэн хүч ба туулсан зайтай шууд пропорциональ байна.

Механик ажлын томъёо

Механик ажлыг дараахь томъёогоор тодорхойлно.

А хаана ажил,
F - хүч чадал,
s нь туулсан зай.

Тиймээс, ядарсан дээвэр эзэмшигчийн бүх эр зоригийг үл харгалзан түүний хийсэн ажил нь тэг боловч өндөр хадан дээрээс таталцлын нөлөөн дор унасан ус хамгийн механик ажлыг гүйцэтгэдэг. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв бид хүнд кабинетийг бүтэлгүй түлхэх юм бол бид маш их хүч хэрэглэж байсан ч физикийн үүднээс хийсэн ажил тэг болно. Гэхдээ хэрэв бид шүүгээг тодорхой зайд шилжүүлбэл хэрэглэсэн хүч ба биеийг хөдөлгөсөн зайтай тэнцүү ажил хийх болно.

Ажлын нэгж нь 1 Ж. Энэ нь биеийг 1 м зайд хөдөлгөхөд 1 Ньютоны хүчээр хийсэн ажил юм. Хэрэв үйлчлэх хүчний чиглэл нь биеийн хөдөлгөөний чиглэлтэй давхцаж байвал энэ хүч эерэг ажил хийдэг. Жишээ нь бид биеийг түлхэж, тэр хөдөлдөг. Биеийн хөдөлгөөний эсрэг чиглэлд хүч, жишээлбэл, үрэлтийн хүч хэрэглэсэн тохиолдолд энэ хүч нь сөрөг ажил хийдэг. Хэрэв хэрэглэсэн хүч нь биеийн хөдөлгөөнд ямар нэгэн байдлаар нөлөөлөхгүй бол энэ ажлыг гүйцэтгэх хүч тэгтэй тэнцүү байна.

Механик ажил. Ажлын нэгж.

Өдөр тутмын амьдралд бид "ажил" гэсэн ойлголтоор бүх зүйлийг ойлгодог.

Физикийн хувьд ойлголт Ажиларай өөр. Энэ нь тодорхой физик хэмжигдэхүүн бөгөөд үүнийг хэмжих боломжтой гэсэн үг юм. Физикийн хувьд үүнийг голчлон судалдаг механик ажил .

Механик ажлын жишээг авч үзье.

Галт тэрэг нь цахилгаан зүтгүүрийн зүтгүүрийн хүчээр хөдөлж, механик ажил гүйцэтгэдэг. Буу буудах үед нунтаг хийн даралтын хүч ажилладаг - энэ нь сумыг торхны дагуу хөдөлгөж, сумны хурд нэмэгддэг.

Эдгээр жишээнүүдээс харахад бие нь хүчний нөлөөн дор хөдөлж байх үед механик ажил хийгддэг нь тодорхой байна. Биед үйлчлэх хүч (жишээлбэл, үрэлтийн хүч) түүний хөдөлгөөний хурдыг бууруулдаг тохиолдолд механик ажлыг гүйцэтгэдэг.

Шүүгээгээ хөдөлгөхийг хүсч байгаа тул бид үүнийг хүчтэй дардаг, гэхдээ хэрэв хөдөлдөггүй бол бид механик ажил хийдэггүй. Бие нь хүчний оролцоогүйгээр хөдөлдөг (энэ тохиолдолд механик ажил хийгддэггүй) тохиолдлыг төсөөлж болно.

Тэгэхээр, Биед хүч үйлчилж, хөдөлж байх үед л механик ажил хийгдэнэ .

Бие махбодид илүү их хүч үйлчилж, энэ хүчний нөлөөн дор бие нь урт замыг туулж, илүү их ажил хийдэг гэдгийг ойлгоход хэцүү биш юм.

Механик ажил нь хэрэглэсэн хүчтэй шууд пропорциональ, явсан зайтай шууд пропорциональ байна .

Тиймээс бид механик ажлыг хүчний үржвэр болон энэ хүчний энэ чиглэлд туулсан замаар хэмжихээр тохиролцов.

ажил = хүч × зам

Хаана А- Ажил, Ф- хүч чадал ба с- явсан зай.

Ажлын нэгжийг 1м-ийн замд 1Н хүчээр гүйцэтгэсэн ажлыг авна.

Ажлын нэгж - жоуль (Ж ) Английн эрдэмтэн Жоулийн нэрээр нэрлэгдсэн. Тиймээс,

1 J = 1N м.

Мөн ашигласан киложоуль (кЖ) .

1 кЖ = 1000 Ж.

Томъёо A = Fsхүч хэрэглэх үед хэрэглэнэ Фтогтмол бөгөөд биеийн хөдөлгөөний чиглэлтэй давхцдаг.

Хэрэв хүчний чиглэл нь биеийн хөдөлгөөний чиглэлтэй давхцаж байвал энэ хүч эерэг ажил хийдэг.

Хэрэв бие нь хэрэглэсэн хүчний чиглэлийн эсрэг чиглэлд хөдөлдөг бол жишээлбэл гулсах үрэлтийн хүч нь сөрөг ажил хийдэг.

Хэрэв биед нөлөөлж буй хүчний чиглэл нь хөдөлгөөний чиглэлд перпендикуляр байвал энэ хүч ажиллахгүй, ажил тэг болно.

Ирээдүйд механик ажлын талаар ярихдаа бид үүнийг нэг үгээр товчхон нэрлэх болно - ажил.

Жишээ. 0.5 м3 эзэлхүүнтэй боржин чулуун хавтанг 20 м өндөрт өргөхөд хийсэн ажлыг тооцоолно Боржингийн нягт нь 2500 кг / м3.

Өгсөн:

ρ = 2500 кг/м 3

Шийдэл:

Энд F нь хавтанг жигд өргөхийн тулд хэрэглэх хүч юм. Энэ хүч нь хавтан дээр үйлчилж буй Fstrand-ийн хүчинтэй модулийн хувьд тэнцүү, өөрөөр хэлбэл F = Fstrand. Мөн таталцлын хүчийг хавтангийн массаар тодорхойлж болно: Fweight = gm. Түүний эзэлхүүн ба боржингийн нягтыг мэдэж байгаа хавтангийн массыг тооцоолъё: m = ρV; s = h, өөрөөр хэлбэл зам нь өргөх өндөртэй тэнцүү байна.

Тэгэхээр м = 2500 кг / м3 · 0.5 м3 = 1250 кг.

F = 9.8 Н/кг · 1250 кг ≈ 12,250 Н.

A = 12,250 N · 20 м = 245,000 J = 245 кЖ.

Хариулт: A =245 кЖ.

Хөшүүрэг.Хүч чадал.Эрчим хүч

Янз бүрийн хөдөлгүүрүүд ижил ажлыг гүйцэтгэхийн тулд өөр өөр хугацаа шаарддаг. Жишээлбэл, барилгын талбайн кран хэдхэн минутын дотор хэдэн зуун тоосгыг барилгын дээд давхарт өргөдөг. Хэрэв эдгээр тоосгыг ажилчин зөөсөн бол үүнийг хийхэд хэдэн цаг шаардагдана. Өөр нэг жишээ. Морь нэг га газрыг 10-12 цагийн дотор хагалж чаддаг бол олон талт анжистай трактор ( анжис- хөрсний давхаргыг доороос нь огтолж, хогийн цэг рүү шилжүүлдэг анжисны хэсэг; олон анжис - олон анжис), энэ ажил 40-50 минутын дотор дуусна.

Кран ажилчнаас, трактор мориноос хурдан адилхан ажлыг гүйцэтгэдэг нь ойлгомжтой. Ажлын хурд нь хүч гэж нэрлэгддэг тусгай хэмжигдэхүүнээр тодорхойлогддог.

Эрчим хүч нь тухайн ажлыг гүйцэтгэсэн хугацааны харьцаатай тэнцүү байна.

Эрчим хүчийг тооцоолохын тулд та энэ ажлыг гүйцэтгэх хугацаандаа ажлыг хуваах хэрэгтэй.хүч = ажил/цаг.

Хаана Н- хүч, А- Ажил, т- ажил дууссан хугацаа.

Эрчим хүч нь секунд тутамд ижил ажил хийх үед тогтмол хэмжигдэхүүн юм А/тдундаж хүчийг тодорхойлно:

Ндундаж = А/т . Хүчний нэгжийг 1 секундын дотор J ажил гүйцэтгэх хүчийг авна.

Энэ нэгжийг ватт гэж нэрлэдэг ( В) өөр нэг англи эрдэмтэн Ваттын хүндэтгэлд зориулж.

1 ватт = 1 жоуль/1 секунд, эсвэл 1 Вт = 1 Ж/с.

Ватт (секундэд жоуль) - Вт (1 Ж/с).

Технологид илүү том эрчим хүчний нэгжийг өргөн ашигладаг. киловатт (кВт), мегаватт (МВт) .

1 МВт = 1,000,000 Вт

1 кВт = 1000 Вт

1 мВт = 0.001 Вт

1 Вт = 0.000001 МВт

1 Вт = 0.001 кВт

1 Вт = 1000 мВт

Жишээ. Усны уналтын өндөр 25 м, урсацын хурд нь минутанд 120 м3 байвал далангаар урсах усны урсгалын хүчийг ол.

Өгсөн:

ρ = 1000 кг/м3

Шийдэл:

Унаж буй усны масс: m = ρV,

м = 1000 кг / м3 120 м3 = 120,000 кг (12 104 кг).

Усанд үйлчлэх таталцал:

F = 9.8 м/с2 120,000 кг ≈ 1,200,000 Н (12 105 Н)

Минутын урсгалаар хийсэн ажил:

A - 1,200,000 N · 25 м = 30,000,000 Дж (3 · 107 Ж).

Урсгалын хүч: N = A/t,

N = 30,000,000 Ж / 60 сек = 500,000 Вт = 0.5 МВт.

Хариулт: N = 0.5 МВт.

Төрөл бүрийн хөдөлгүүрүүд нь зуун ба аравны нэг киловатт (цахилгаан сахлын мотор, оёдлын машин) -аас хэдэн зуун мянган киловатт (ус ба уурын турбин) хүртэл хүчин чадалтай.

Хүснэгт 5.

Зарим хөдөлгүүрийн хүч, кВт.

Хөдөлгүүр бүр нь хавтан (хөдөлгүүрийн паспорт) байдаг бөгөөд энэ нь хөдөлгүүрийн тухай зарим мэдээлэл, түүний дотор түүний хүчийг харуулдаг.

Хэвийн үйл ажиллагааны нөхцөлд хүний ​​хүч дунджаар 70-80 Вт байдаг. Шатаар үсрэх эсвэл гүйх үед хүн 730 Вт хүртэл, зарим тохиолдолд бүр ч их хүчийг хөгжүүлдэг.

N = A/t томьёоноос ингэж гарна

Ажлыг тооцоолохын тулд энэ ажлыг гүйцэтгэсэн хугацаанд хүчийг үржүүлэх шаардлагатай.

Жишээ. Өрөөний сэнсний мотор нь 35 ваттын чадалтай. Тэр 10 минутын дотор хэр их ажил хийдэг вэ?

Асуудлын нөхцөлийг бичээд шийдье.

Өгсөн:

Шийдэл:

A = 35 Вт * 600 с = 21,000 Вт * с = 21,000 Ж = 21 кЖ.

Хариулт А= 21 кЖ.

Энгийн механизмууд.

Эрт дээр үеэс хүн механик ажил гүйцэтгэхийн тулд янз бүрийн төхөөрөмжийг ашиглаж ирсэн.

Гараар хөдөлгөх боломжгүй хүнд зүйлийг (чулуу, шүүгээ, машин хэрэгсэл) хангалттай урт саваа - хөшүүргийн тусламжтайгаар хөдөлгөж болно гэдгийг хүн бүр мэддэг.

Одоогийн байдлаар гурван мянган жилийн өмнө Эртний Египтэд пирамид барих явцад хөшүүргийн тусламжтайгаар хүнд чулуун хавтангуудыг хөдөлгөж, өндөрт өргөсөн гэж үздэг.

Ихэнх тохиолдолд хүнд ачааг тодорхой өндөрт өргөхийн оронд налуу хавтгайн дагуу өнхрүүлж эсвэл ижил өндөрт татах эсвэл блок ашиглан өргөх боломжтой.

Хүчийг хувиргахад ашигладаг төхөөрөмжүүдийг нэрлэдэг механизмууд .

Энгийн механизмууд нь: хөшүүрэг ба түүний сортууд - блок, хаалга; налуу хавтгай ба түүний сортууд - шаантаг, шураг. Ихэнх тохиолдолд энгийн механизмуудыг хүч чадлыг олж авах, өөрөөр хэлбэл биед үзүүлэх хүчийг хэд хэдэн удаа нэмэгдүүлэхэд ашигладаг.

Энгийн механизмууд нь гэр ахуйн болон үйлдвэрлэлийн болон үйлдвэрлэлийн бүх нарийн төвөгтэй машинуудад байдаг бөгөөд тэдгээр нь том ган хуудсыг огтолж, мушгиж, тамгалах эсвэл дараа нь даавуу хийдэг хамгийн нарийн утас татдаг. Үүнтэй ижил механизмыг орчин үеийн нарийн төвөгтэй автомат машин, хэвлэх, тоолох машинуудаас олж болно.

Хөшүүргийн гар. Хөшүүрэг дээрх хүчний тэнцвэр.

Хамгийн энгийн бөгөөд нийтлэг механизм болох хөшүүргийг авч үзье.

Хөшүүрэг нь тогтмол тулгуурыг тойрон эргэдэг хатуу бие юм.

Ажилчин ачаа өргөх хөшүүргийг хөшүүрэг болгон ашиглаж байгааг зургуудаас харж болно. Эхний тохиолдолд ажилчин хүчээр Флааны үзүүрийг дарна Б, хоёр дахь нь - төгсгөлийг дээшлүүлдэг Б.

Ажилчин ачааны жинг даван туулах хэрэгтэй П- босоо доош чиглэсэн хүч. Үүнийг хийхийн тулд тэрээр цорын ганц тэнхлэгийг дайран өнгөрч буй тэнхлэгийг тойрон эргүүлнэ хөдөлгөөнгүйтаслах цэг нь түүний тулгуур цэг юм ТУХАЙ. Хүч ФАжилчин хөшүүрэг дээр ажиллах нь бага хүч юм П, ингэснээр ажилчин хүлээн авдаг хүч чадал олж авах. Хөшүүргийг ашигласнаар та өөрөө өргөх боломжгүй тийм хүнд ачааг өргөж болно.

Зураг нь эргэлтийн тэнхлэгтэй хөшүүргийг харуулж байна ТУХАЙ(тулгуур) нь хүч хэрэглэх цэгүүдийн хооронд байрладаг АТэгээд IN. Өөр нэг зураг нь энэ хөшүүргийн диаграммыг харуулж байна. Хоёр хүч Ф 1 ба ФХөшүүрэг дээр ажилладаг 2 нь нэг чиглэлд чиглэгддэг.

Хөшүүрэгт хүч үйлчлэх шулуун шугам ба тулгуур цэгийн хоорондох хамгийн богино зайг хүчний гар гэж нэрлэдэг.

Энэ перпендикулярын урт нь энэ хүчний гар байх болно. Зураг нь үүнийг харуулж байна О.А- мөрний хүч Ф 1; ОБ- мөрний хүч Ф 2. Хөшүүрэг дээр ажиллаж буй хүч нь түүнийг тэнхлэгээ тойрон хоёр чиглэлд эргүүлэх боломжтой: цагийн зүүний дагуу эсвэл цагийн зүүний эсрэг. Тийм ээ, хүч чадал Ф 1 хөшүүргийг цагийн зүүний дагуу эргүүлж, хүч Ф 2 нь цагийн зүүний эсрэг эргүүлнэ.

Хөшүүрэг нь түүнд үйлчлэх хүчний нөлөөн дор тэнцвэрт байдалд байгаа нөхцөл байдлыг туршилтаар тогтоож болно. Хүчний үйл ажиллагааны үр дүн нь зөвхөн түүний тоон утгаас (модуль) төдийгүй түүнийг биед хэрэглэх цэг, эсвэл хэрхэн чиглүүлж байгаагаас хамаарна гэдгийг санах нь зүйтэй.

Төрөл бүрийн жинг хөшүүрэг дээр (зураг харна уу) тулгуурын хоёр талд өлгөх болгонд хөшүүрэг тэнцвэртэй байх болно. Хөшүүрэг дээр ажиллах хүч нь эдгээр ачааны жинтэй тэнцүү байна. Тохиолдол бүрийн хувьд хүчний модулиуд болон тэдгээрийн мөрийг хэмждэг. Зураг 154-т үзүүлсэн туршлагаас харахад хүч 2 Нхүчийг тэнцвэржүүлдэг 4 Н. Энэ тохиолдолд зурагнаас харахад бага хүч чадалтай мөр нь илүү хүчтэй мөрнөөс 2 дахин том байна.

Ийм туршилтууд дээр үндэслэн хөшүүргийн тэнцвэрийн нөхцөл (дүрэм) тогтоогдсон.

Хөшүүрэг нь түүнд үйлчлэх хүч нь эдгээр хүчний гартай урвуу пропорциональ байх үед тэнцвэрт байдалд байна.

Энэ дүрмийг дараах томъёогоор бичиж болно.

Ф 1/Ф 2 = л 2/ л 1 ,

Хаана Ф 1ТэгээдФ 2 - хөшүүрэг дээр ажиллах хүч, л 1Тэгээдл 2 , - эдгээр хүчний мөр (зураг харна уу).

Хөшүүргийн тэнцвэрийн дүрмийг 287-212 онд Архимед тогтоосон. МЭӨ д. (гэхдээ сүүлийн догол мөрөнд хөшүүргийг египетчүүд ашигладаг байсан гэж хэлсэн? Эсвэл "байгуулагдсан" гэдэг үг энд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг үү?)

Энэ дүрмээс харахад хөшүүргийг ашиглан том хүчийг тэнцвэржүүлэхийн тулд бага хүчийг ашиглаж болно. Хөшүүргийн нэг гарыг нөгөөгөөсөө 3 дахин том болго (зураг харна уу). Дараа нь В цэг дээр жишээ нь 400 Н-ийн хүчийг хэрэглэснээр та 1200 Н жинтэй чулууг өргөж болно. Илүү хүнд ачааг өргөхийн тулд та ажилчин ажиллаж буй хөшүүргийн гарны уртыг нэмэгдүүлэх хэрэгтэй.

Жишээ. Хөшүүргийг ашиглан ажилчин 240 кг жинтэй хавтанг өргөдөг (149-р зургийг үз). Хэрэв жижиг гар нь 0,6 м бол 2,4 м-ийн том хөшүүргийн гарт ямар хүч үйлчлэх вэ?

Асуудлын нөхцөлийг бичээд шийдье.

Өгсөн:

Шийдэл:

Хөшүүргийн тэнцвэрийн дүрмийн дагуу F1/F2 = l2/l1, эндээс F1 = F2 l2/l1, энд F2 = P нь чулууны жин юм. Чулууны жин asd = гм, F = 9.8 N 240 кг ≈ 2400 Н

Дараа нь F1 = 2400 N · 0.6/2.4 = 600 Н.

Хариулт: F1 = 600 Н.

Бидний жишээн дээр ажилчин 2400 Н-ийн хүчийг даван туулж, хөшүүрэгт 600 Н хүчийг үзүүлж байгаа боловч энэ тохиолдолд ажилчин ажиллаж буй гар нь чулууны жингээс 4 дахин урт байна. ( л 1 : л 2 = 2.4 м: 0.6 м = 4).

Хөшүүргийн дүрмийг хэрэглэснээр бага хүч нь илүү том хүчийг тэнцвэржүүлж чадна. Энэ тохиолдолд бага хүчтэй мөр нь илүү хүчтэй мөрнөөс урт байх ёстой.

Хүч чадлын мөч.

Та хөшүүргийн тэнцвэрийн дүрмийг аль хэдийн мэддэг болсон.

Ф 1 / Ф 2 = л 2 / л 1 ,

Пропорциональ шинж чанарыг ашиглан (түүний хэт гишүүдийн бүтээгдэхүүн нь дунд гишүүдийн бүтээгдэхүүнтэй тэнцүү) бид үүнийг дараах хэлбэрээр бичнэ.

Ф 1л 1 = Ф 2 л 2 .

Тэгшитгэлийн зүүн талд хүчний бүтээгдэхүүн байна Ф 1 мөрөн дээр нь л 1, баруун талд - хүчний бүтээгдэхүүн Ф 2 мөрөн дээр нь л 2 .

Бие ба түүний мөрийг эргүүлэх хүчний модулийн үржвэрийг нэрлэдэг хүчний момент; энэ нь M үсгээр тэмдэглэгдсэн байна. Энэ нь гэсэн үг

Хөшүүргийг цагийн зүүний дагуу эргүүлэх хүчний момент нь түүнийг цагийн зүүний эсрэг эргүүлэх хүчний моменттой тэнцүү бол хоёр хүчний үйлчлэлийн дор тэнцвэрт байдалд байна.

Энэ дүрмийг гэж нэрлэдэг мөчүүдийн дүрэм , томъёогоор бичиж болно:

М1 = М2

Үнэн хэрэгтээ бидний авч үзсэн туршилтанд (§ 56) ажиллах хүч нь 2 N ба 4 N-тэй тэнцүү байсан бөгөөд тэдгээрийн мөрөнд тус тус 4 ба 2 хөшүүргийн даралт байсан, өөрөөр хэлбэл хөшүүрэг тэнцвэрт байх үед эдгээр хүчний моментууд ижил байна. .

Аливаа физик хэмжигдэхүүнтэй адил хүчний моментийг хэмжиж болно. Хүчний моментийн нэгжийг 1 Н хүчний момент гэж тооцож, гар нь яг 1 м байна.

Энэ нэгжийг нэрлэдэг Ньютон метр (Н м).

Хүчний момент нь хүчний үйлчлэлийг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь хүчний модуль болон түүний хөшүүргээс нэгэн зэрэг хамаардаг болохыг харуулж байна. Жишээлбэл, хаалган дээр үзүүлэх хүчний үйлчлэл нь тухайн хүчний хэмжээ болон хүч хаана үйлчлэхээс хамаарна гэдгийг бид аль хэдийн мэддэг. Хаалгыг эргүүлэхэд хялбар байх тусам эргэлтийн тэнхлэгээс хол байх тусам түүнд үйлчлэх хүч нэмэгдэнэ. Богино биш харин урт эрэг чангалах түлхүүрээр самарыг задлах нь дээр. Худагнаас хувин өргөх нь илүү хялбар байх тусам хаалганы бариул урт байх болно.

Технологи, өдөр тутмын амьдрал, байгаль дахь хөшүүрэг.

Хөшүүргийн дүрэм (эсвэл агшин зуурын дүрэм) нь хүч чадал, аялал хийх шаардлагатай технологи, өдөр тутмын амьдралд хэрэглэгддэг янз бүрийн хэрэгсэл, төхөөрөмжүүдийн үйл ажиллагааны үндэс юм.

Бид хайчаар ажиллахдаа хүч чадлыг олж авдаг. Хайч - энэ бол хөшүүрэг юм(инжир), эргэлтийн тэнхлэг нь хайчны хоёр талыг холбосон эрэг шургаар дамждаг. Үйлчлэх хүч Ф 1 нь хайч барьж буй хүний ​​гарын булчингийн хүч юм. Сөрөг хүч Ф 2 нь хайчаар зүсэж буй материалын эсэргүүцлийн хүч юм. Хайчны зорилгоос хамааран тэдгээрийн загвар нь өөр өөр байдаг. Цаас хайчлахад зориулагдсан оффисын хайч нь урт иртэй, бараг ижил урттай бариултай байдаг. Цаас хайчлах нь их хүч шаарддаггүй бөгөөд урт ир нь шулуун шугамаар зүсэхэд хялбар болгодог. Металл зүсэх хайч (Зураг) нь ирээс хамаагүй урт бариултай байдаг, учир нь металлын эсэргүүцлийн хүч их байдаг тул түүнийг тэнцвэржүүлэхийн тулд ажиллах хүчний гарыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх шаардлагатай болдог. Бариулын урт ба зүсэх хэсэг ба эргэлтийн тэнхлэгийн хоорондох ялгаа бүр ч их байна утас таслагч(Зураг), утас огтлох зориулалттай.

Олон машинууд өөр өөр төрлийн хөшүүрэгтэй байдаг. Оёдлын машины бариул, унадаг дугуйны дөрөө эсвэл гар тоормос, машин, тракторын дөрөө, төгөлдөр хуурын товчлуурууд нь эдгээр машин, багаж хэрэгсэлд ашиглагддаг хөшүүргийн жишээ юм.

Хөшүүргийг ашиглах жишээ бол өрөмдлөгийн машины хөшүүрэг, ажлын ширээний бариул гэх мэт.

Хөшүүргийн жингийн үйлдэл нь хөшүүргийн зарчим дээр суурилдаг (Зураг). Зураг 48 (х. 42)-д үзүүлсэн сургалтын хэмжүүр нь үүрэг гүйцэтгэдэг тэнцүү гар хөшүүрэг . IN аравтын хэмжүүрЖинтэй аягыг өлгөх мөр нь ачаа зөөх мөрнөөс 10 дахин урт байдаг. Энэ нь том ачааг жинлэхэд илүү хялбар болгодог. Аравтын бутархай жин дээр ачааг жинлэхдээ жингийн массыг 10-аар үржүүлэх хэрэгтэй.

Машины ачааны вагоныг жинлэх жингийн төхөөрөмж нь мөн хөшүүргийн дүрэмд суурилдаг.

Хөшүүрэг нь амьтан, хүний ​​биеийн янз бүрийн хэсэгт бас байдаг. Эдгээр нь жишээлбэл, гар, хөл, эрүү юм. Шавжны биед (шавж, тэдгээрийн биеийн бүтцийн тухай ном унших замаар), шувууд, ургамлын бүтцээс олон хөшүүргийг олж болно.

Хөшүүргийн тэнцвэрийн хуулийг блокт хэрэглэх.

БлоклохЭнэ нь эзэмшигчид суурилуулсан ховилтой дугуй юм. Олс, кабель эсвэл гинжийг блокны ховилоор дамжуулдаг.

Тогтмол блок Үүнийг тэнхлэг нь тогтмол бөгөөд ачаа өргөх үед өсдөггүй, унахгүй блок гэж нэрлэдэг (Зураг).

Тогтмол блокыг хүчний гар нь дугуйны радиустай тэнцүү байх тэнцүү гар хөшүүрэг гэж үзэж болно (Зураг): OA = OB = r. Ийм блок нь хүч чадлыг нэмэгдүүлэхгүй. ( Ф 1 = Ф 2), гэхдээ хүчний чиглэлийг өөрчлөх боломжийг танд олгоно. Хөдөлгөөнт блок - энэ бол блок. тэнхлэг нь ачааллын дагуу өсөж, унадаг (Зураг). Зураг нь харгалзах хөшүүргийг харуулж байна: ТУХАЙ- хөшүүргийн тулгуур цэг, О.А- мөрний хүч РТэгээд ОБ- мөрний хүч Ф. Мөрнөөс хойш ОБ 2 дахин мөрөн О.А, дараа нь хүч чадал Ф 2 дахин бага хүч Р:

F = P/2 .

Тиймээс, хөдлөх блок нь хүчийг 2 дахин нэмэгдүүлнэ .

Үүнийг хүчний моментийн ойлголтыг ашиглан баталж болно. Блок тэнцвэрт байдалд байх үед хүчний моментууд ФТэгээд Рбие биетэйгээ тэнцүү. Гэхдээ хүч чадлын мөрөн Фхөшүүрэгээс 2 дахин их Р, мөн тиймийн тул, хүч өөрөө Ф 2 дахин бага хүч Р.

Ихэвчлэн практикт суурин болон хөдлөх блокийн хослолыг ашигладаг (Зураг). Тогтмол блокыг зөвхөн тав тухтай байлгах үүднээс ашигладаг. Энэ нь хүчийг нэмэгдүүлэхгүй, харин хүчний чиглэлийг өөрчилдөг. Жишээлбэл, энэ нь газар дээр зогсож байхдаа ачаа өргөх боломжийг олгодог. Энэ нь олон хүн эсвэл ажилчдад ашигтай байдаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь ердийнхөөс 2 дахин их хүч чадлыг өгдөг!

Энгийн механизмыг ашиглах үед ажлын тэгш байдал. Механикийн "алтан дүрэм".

Бидний авч үзсэн энгийн механизмуудыг нэг хүчний үйлчлэлээр өөр хүчийг тэнцвэржүүлэх шаардлагатай тохиолдолд ажил гүйцэтгэхэд ашигладаг.

Мэдээжийн хэрэг, асуулт гарч ирнэ: хүч чадал, замд ашиг тус өгөхийн зэрэгцээ энгийн механизмууд ажилд ашиг өгдөггүй гэж үү? Энэ асуултын хариултыг туршлагаас олж болно.

Хөшүүрэг дээрх хоёр өөр хүчийг тэнцвэржүүлэх замаар Ф 1 ба Ф 2 (зураг), хөшүүргийг хөдөлгө. Үүний зэрэгцээ бага хүч хэрэглэх цэг нь болж байна Ф 2 цаашаа явна с 2 ба илүү их хүчийг хэрэглэх цэг Ф 1 - богино зам с 1. Эдгээр замууд болон хүчний модулиудыг хэмжсэний дараа бид хөшүүрэг дээр хүч хэрэглэх цэгүүдийн гаталж буй замууд нь хүчинтэй урвуу хамааралтай болохыг олж мэдэв.

с 1 / с 2 = Ф 2 / Ф 1.

Тиймээс хөшүүргийн урт гар дээр үйлчилснээр бид хүч чадлыг олж авдаг, гэхдээ тэр үед бид замдаа ижил хэмжээгээр алддаг.

Хүчний бүтээгдэхүүн Фзамдаа сажил байна. Бидний туршилтаас харахад хөшүүрэгт үзүүлэх хүчний хийсэн ажил нь хоорондоо тэнцүү байна.

Ф 1 с 1 = Ф 2 с 2, i.e. А 1 = А 2.

Тэгэхээр, Хөшүүргийг ашиглах үед та ажил дээрээ ялах боломжгүй болно.

Хөшүүргийг ашигласнаар бид эрх мэдэл эсвэл зайны аль нэгийг олж авах боломжтой. Хөшүүргийн богино гарт хүч хэрэглэснээр бид хол зайд нэмэгдэх боловч хүч чадлаа ижил хэмжээгээр алддаг.

Хөшүүргийн дүрмийг олж мэдсэндээ баярласан Архимед: "Надад тулгуурыг өг, тэгвэл би дэлхийг эргүүлье!" гэж хашгирсан домог байдаг.

Мэдээжийн хэрэг, Архимед түүнд тулгуур (дэлхийн гадна байх ёстой), шаардлагатай урттай хөшүүргийг өгсөн байсан ч ийм ажлыг даван туулж чадахгүй.

Дэлхийг ердөө 1 см-ээр өргөхийн тулд хөшүүргийн урт гар нь асар урт нумыг дүрслэх ёстой. Хөшүүргийн урт үзүүрийг энэ зам дагуу, жишээлбэл, 1 м/с хурдтайгаар хөдөлгөхөд олон сая жил шаардагдах болно!

Хөдөлгөөнгүй блок нь ажилд ямар ч ашиг өгдөггүй,туршилтаар шалгахад хялбар байдаг (зураг харна уу). Хүч хэрэглэх цэгүүдийн дамжин өнгөрөх замууд ФТэгээд Ф, ижил, хүч нь ижил, тиймээс ажил нь ижил байна.

Хөдөлгөөнт блокийн тусламжтайгаар хийсэн ажлыг хэмжиж, харьцуулж болно. Хөдөлгөөнт блок ашиглан ачааг h өндөрт өргөхийн тулд туршлагаас харахад динамометр бэхлэгдсэн олсны үзүүрийг 2 цагийн өндөрт шилжүүлэх шаардлагатай (Зураг).

Тиймээс, хүч чадлаа 2 дахин нэмэгдүүлснээр тэд замдаа 2 дахин алддаг тул хөдлөх блок нь ажилд ашиг өгөхгүй.

Олон зуун жилийн туршлага үүнийг харуулсан Механизмуудын аль нь ч гүйцэтгэлд эерэг нөлөө үзүүлдэггүй.Тэд ажлын нөхцлөөс хамааран хүч чадал эсвэл аялалд ялахын тулд янз бүрийн механизм ашигладаг.

Эртний эрдэмтэд аль хэдийн бүх механизмд хамаарах дүрмийг мэддэг байсан. Бид хүч чадлаараа хэчнээн ч удаа ялсан ч, зайнд мөн адил тооны хожигддог. Энэ дүрмийг механикийн "алтан дүрэм" гэж нэрлэдэг.

Механизмын үр ашиг.

Хөшүүргийн дизайн, үйл ажиллагааг авч үзэхдээ бид үрэлт, хөшүүргийн жинг тооцоогүй. Эдгээр хамгийн тохиромжтой нөхцөлд хэрэглэсэн хүчний хийсэн ажил (бид үүнийг ажил гэж нэрлэх болно дүүрэн), тэнцүү байна ашигтайачаа өргөх эсвэл аливаа эсэргүүцлийг даван туулах ажил.

Практикт механизмын гүйцэтгэсэн нийт ажил нь ашигтай ажлаас үргэлж арай илүү байдаг.

Ажлын хэсэг нь механизм дахь үрэлтийн хүчний эсрэг болон түүний салангид хэсгүүдийг хөдөлгөх замаар хийгддэг. Тиймээс хөдлөх блок ашиглахдаа та блокыг өөрөө, олсыг өргөж, блокийн тэнхлэг дэх үрэлтийн хүчийг тодорхойлох ажлыг нэмж хийх хэрэгтэй.

Бид ямар ч механизмыг авсан бай түүний тусламжтайгаар хийсэн ашигтай ажил нь нийт ажлын зөвхөн нэг хэсгийг бүрдүүлдэг. Энэ нь ашигтай ажлыг Ap үсгээр, нийт (зарцуулсан) ажлыг Az үсгээр тэмдэглэж болно гэсэн үг юм.

Дээшээ< Аз или Ап / Аз < 1.

Ашигтай ажлын нийт ажлын харьцааг механизмын үр ашиг гэж нэрлэдэг.

Үр ашгийн коэффициентийг үр ашиг гэж товчилдог.

Үр ашиг = Ap / Az.

Үр ашгийг ихэвчлэн хувиар илэрхийлдэг бөгөөд Грекийн η үсгээр тэмдэглэж, "eta" гэж уншина.

η = Ap / Az · 100%.

Жишээ: 100 кг жинтэй ачаа хөшүүргийн богино гар дээр дүүжлэгддэг. Үүнийг өргөхийн тулд урт гарт 250 Н хүч хэрэглэнэ. Ачааллыг h1 = 0.08 м өндөрт өргөхөд хөдөлгөгч хүч хэрэглэх цэг нь h2 = 0.4 м өндөрт унана хөшүүргийн үр ашиг.

Асуудлын нөхцөлийг бичээд шийдье.

Өгсөн :

Шийдэл :

η = Ap / Az · 100%.

Нийт (зарцуулсан) ажил Az = Fh2.

Ашигтай ажил Ap = Рh1

P = 9.8 100 кг ≈ 1000 Н.

Ap = 1000 N · 0.08 = 80 Ж.

Az = 250 N · 0.4 м = 100 Ж.

η = 80 Ж/100 Ж 100% = 80%.

Хариулт : η = 80%.

Гэхдээ "алтан дүрэм" энэ тохиолдолд бас хэрэгждэг. Ашигтай ажлын нэг хэсэг буюу 20% нь хөшүүргийн тэнхлэг дэх үрэлт ба агаарын эсэргүүцлийг даван туулах, мөн хөшүүргийг өөрөө хөдөлгөхөд зарцуулагддаг.

Аливаа механизмын үр ашиг үргэлж 100% -иас бага байдаг. Механизмыг зохион бүтээхдээ хүмүүс үр ашгаа нэмэгдүүлэхийг хичээдэг. Үүнд хүрэхийн тулд механизмын тэнхлэг дэх үрэлт, тэдгээрийн жинг бууруулдаг.

Эрчим хүч.

Үйлдвэр, үйлдвэрүүдэд машин, машинууд нь цахилгаан эрчим хүчийг хэрэглэдэг цахилгаан мотороор хөдөлдөг (иймээс нэр).

Бидний өдөр тутмын туршлагаас харахад "ажил" гэдэг үг байнга гардаг. Гэхдээ физикийн шинжлэх ухааны үүднээс физиологийн ажил, ажил хоёрыг ялгах хэрэгтэй. Чи хичээлээ тараад гэртээ ирээд: "Өө, би маш их ядарч байна!" Энэ бол физиологийн ажил юм. Эсвэл жишээлбэл, "Манжин" ардын үлгэрийн багийн ажил.

Зураг 1. Энэ үгийн өдөр тутмын утгаар ажиллах

Энд бид физикийн үүднээс ажлын талаар ярих болно.

Хүчний нөлөөн дор бие хөдөлж байвал механик ажлыг гүйцэтгэдэг. Ажлыг латин үсгээр тэмдэглэсэн А. Ажлын тухай илүү хатуу тодорхойлолт нь иймэрхүү сонсогддог.

Хүчний ажил гэдэг нь хүчний хэмжээ ба хүчний чиглэлд биеийн туулсан зайны үржвэртэй тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм.

Зураг 2. Ажил бол физик хэмжигдэхүүн юм

Тогтмол хүч биед үйлчлэх үед томъёо хүчинтэй байна.

SI нэгжийн олон улсын системд ажлыг жоульоор хэмждэг.

Энэ нь 1 Ньютоны хүчний нөлөөн дор бие 1 метр хөдөлж байвал энэ хүчээр 1 жоуль ажил гүйцэтгэнэ гэсэн үг.

Ажлын нэгжийг Английн эрдэмтэн Жеймс Прескотт Жоулийн нэрээр нэрлэсэн.

Зураг 3. Жеймс Прескотт Жоул (1818 - 1889)

Ажлыг тооцоолох томъёоноос харахад ажил тэгтэй тэнцүү байх гурван тохиолдол байж болно.

Эхний тохиолдол нь биед хүч үйлчлэх боловч бие нь хөдөлдөггүй. Жишээлбэл, байшин нь асар их таталцлын хүчинд өртдөг. Гэвч тэр байшин хөдөлгөөнгүй учраас ямар ч ажил хийдэггүй.

Хоёрдахь тохиолдол бол бие нь инерцийн дагуу хөдөлдөг, өөрөөр хэлбэл түүнд ямар ч хүч үйлчлэхгүй байх явдал юм. Жишээлбэл, сансрын хөлөг галактик хоорондын орон зайд хөдөлж байна.

Гурав дахь тохиолдол бол биеийн хөдөлгөөний чиглэлтэй перпендикуляр бие дээр хүч үйлчлэх явдал юм. Энэ тохиолдолд хэдийгээр бие хөдөлж, түүнд хүч үйлчилдэг ч биеийн хөдөлгөөн байхгүй хүчний чиглэлд.

Зураг 4. Ажил тэг байх гурван тохиолдол

Хүчний хийсэн ажил сөрөг байж болно гэдгийг бас хэлэх хэрэгтэй. Хэрэв бие хөдөлж байвал энэ нь тохиолдох болно хүчний чиглэлийн эсрэг. Жишээлбэл, кран нь кабелийг ашиглан газар дээрх ачааг өргөхөд таталцлын хүчээр хийсэн ажил нь сөрөг (мөн дээш чиглэсэн кабелийн уян харимхай хүчээр хийсэн ажил нь эсрэгээр эерэг).

Барилгын ажлыг гүйцэтгэхдээ нүхийг элсээр дүүргэх шаардлагатай гэж үзье. Экскаватор хийхэд хэдхэн минут шаардагдах боловч хүрз барьсан ажилчин хэдэн цаг ажиллах шаардлагатай болдог. Гэхдээ экскаватор, ажилчин хоёулаа дуусгах байсан ижил ажил.

Зураг 5. Нэг ажлыг өөр өөр хугацаанд хийж болно

Физикийн ажлын хурдыг тодорхойлохын тулд хүч гэж нэрлэгддэг хэмжигдэхүүнийг ашигладаг.

Хүч гэдэг нь ажил гүйцэтгэсэн цаг хугацааны харьцаатай тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм.

Эрчим хүчийг латин үсгээр тэмдэглэв Н.

Эрчим хүчний SI нэгж нь ватт юм.

Нэг ватт нь нэг секундэд нэг жоуль ажил гүйцэтгэх хүч юм.

Эрчим хүчний нэгжийг Английн эрдэмтэн, уурын хөдөлгүүрийг зохион бүтээгч Жеймс Ваттын нэрээр нэрлэжээ.

Зураг 6. Жеймс Ватт (1736 - 1819)

Ажлыг тооцоолох томъёог хүчийг тооцоолох томъёотой нэгтгэж үзье.

Биеийн туулсан замын харьцааг одоо санацгаая С, хөдөлгөөний үед тбиеийн хөдөлгөөний хурдыг илэрхийлдэг v.

Тиймээс, хүч нь хүчний тоон утгын үржвэр ба хүчний чиглэл дэх биеийн хурдны үржвэртэй тэнцүү байна.

Мэдэгдэж буй хурдтай хөдөлж буй биед хүч үйлчлэх асуудлыг шийдвэрлэхэд энэ томъёог ашиглахад тохиромжтой.

Ном зүй

1. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Ерөнхий боловсролын сургуулийн 7-9-р ангийн физикийн бодлогуудын цуглуулга. - 17 дахь хэвлэл. - М.: Боловсрол, 2004 он.
2. Перышкин А.В. Физик. 7-р анги - 14-р хэвлэл, хэвшмэл ойлголт. - М .: тоодог, 2010 он.
3. Перышкин А.В. Физикийн асуудлын цуглуулга, 7-9-р анги: 5-р хэвлэл, хэвшмэл ойлголт. - М: "Шалгалт" хэвлэлийн газар, 2010 он.

1. Интернет портал Physics.ru ().
2. Festival.1september.ru интернет портал ().
3. Fizportal.ru интернет портал ().
4. Интернет портал Elkin52.narod.ru ().

Гэрийн даалгавар

1. Ямар тохиолдолд ажил тэгтэй тэнцүү вэ?
2. Замын дагуу хийгдсэн ажил хүчний чиглэлд хэрхэн явагддаг вэ? Эсрэг чиглэлд?
3. Тоосго 0.4 м-ээр хөдлөхөд түүнд үйлчлэх үрэлтийн хүч хэр их ажил хийх вэ? Үрэлтийн хүч нь 5 Н.