Çfarë është një punë e plotë në fizikë. Puna mekanike: Përkufizimi dhe formula

Vini re se puna dhe energjia kanë të njëjtat njësi matëse. Kjo do të thotë që puna mund të shndërrohet në energji. Për shembull, për të ngritur një trup në një lartësi të caktuar, atëherë ai do të ketë energji potenciale, duhet një forcë që do ta bëjë këtë punë. Puna e bërë nga forca ngritëse do të kthehet në energji potenciale.

Rregulli për përcaktimin e punës sipas grafikut të varësisë F(r): puna është numerikisht e barabartë me sipërfaqen e figurës nën grafikun e forcës kundrejt zhvendosjes.


Këndi ndërmjet vektorit të forcës dhe zhvendosjes

1) Përcaktoni saktë drejtimin e forcës që kryen punën; 2) Ne përshkruajmë vektorin e zhvendosjes; 3) I transferojmë vektorët në një pikë dhe marrim këndin e dëshiruar.


Në figurë, mbi trupin vepron forca e gravitetit (mg), reaksioni i mbështetësit (N), forca e fërkimit (Ftr) dhe forca e tensionit të litarit F, nën ndikimin e të cilit trupi lëviz r.

Puna e gravitetit



Puna e reagimit në tokë



Puna e forcës së fërkimit



Puna e kryer nga tensioni i litarit



Puna e kryer me forcë rezultante

Puna e bërë nga forca rezultante mund të gjendet në dy mënyra: Metoda 1 - si shuma e punës (duke marrë parasysh shenjat "+" ose "-") të të gjitha forcave që veprojnë në trup, në shembullin tonë.
Metoda 2 - para së gjithash, gjeni forcën rezultante, pastaj drejtpërdrejt punën e saj, shihni figurën


Puna e forcës elastike

Për të gjetur punën e bërë nga forca elastike është e nevojshme të merret parasysh se kjo forcë ndryshon sepse varet nga zgjatja e sustës. Nga ligji i Hukut rezulton se me rritjen e zgjatjes absolute, forca rritet.

Për të llogaritur punën e forcës elastike gjatë kalimit të një suste (trupi) nga një gjendje e padeformuar në një gjendje të deformuar, përdorni formulën

Fuqia

Një sasi skalare që karakterizon shpejtësinë e punës (mund të vizatohet një analogji me nxitimin, i cili karakterizon shkallën e ndryshimit të shpejtësisë). Përcaktohet nga formula

Efikasiteti

Efikasiteti është raporti i punës së dobishme të bërë nga një makinë me të gjithë punën e shpenzuar (energjinë e furnizuar) në të njëjtën kohë

Efikasiteti shprehet në përqindje. Sa më afër ky numër të jetë 100%, aq më e lartë është performanca e makinës. Nuk mund të ketë një efikasitet më të madh se 100, pasi është e pamundur të bësh më shumë punë duke përdorur më pak energji.

Efikasiteti i një plani të pjerrët është raporti i punës së bërë nga graviteti me punën e shpenzuar në lëvizjen përgjatë planit të pjerrët.

Gjëja kryesore për të mbajtur mend

1) Formulat dhe njësitë matëse;
2) Puna kryhet me forcë;
3) Të jetë në gjendje të përcaktojë këndin ndërmjet vektorëve të forcës dhe zhvendosjes

Nëse puna e bërë nga një forcë kur lëviz një trup përgjatë një rruge të mbyllur është zero, atëherë forca të tilla quhen konservatore ose potencial. Puna e bërë nga forca e fërkimit kur lëviz një trup përgjatë një rruge të mbyllur nuk është kurrë e barabartë me zero. Forca e fërkimit, ndryshe nga forca e gravitetit ose forca elastike, është jo konservatore ose jo potencial.

Ka kushte në të cilat formula nuk mund të përdoret
Nëse forca është e ndryshueshme, nëse trajektorja e lëvizjes është një vijë e lakuar. Në këtë rast, shtegu ndahet në seksione të vogla për të cilat plotësohen këto kushte dhe llogaritet puna elementare në secilën prej këtyre seksioneve. Puna totale në këtë rast është e barabartë me shumën algjebrike të veprave elementare:

Vlera e punës së bërë nga një forcë e caktuar varet nga zgjedhja e sistemit të referencës.

Ju tashmë jeni njohur me punën mekanike (punën e forcës) nga lënda bazë e fizikës shkollore. Le të kujtojmë përkufizimin e punës mekanike të dhënë atje për rastet e mëposhtme.

Nëse forca drejtohet në të njëjtin drejtim si lëvizja e trupit, atëherë puna e bërë nga forca


Në këtë rast, puna e bërë nga forca është pozitive.

Nëse forca drejtohet e kundërta me lëvizjen e trupit, atëherë puna e bërë nga forca

Në këtë rast, puna e bërë nga forca është negative.

Nëse forca f_vec është e drejtuar pingul me zhvendosjen s_vec të trupit, atëherë puna e bërë nga forca është zero:

Puna është një sasi skalare. Njësia e punës quhet joule (simboli: J) për nder të shkencëtarit anglez James Joule, i cili luajti një rol të rëndësishëm në zbulimin e ligjit të ruajtjes së energjisë. Nga formula (1) rezulton:

1 J = 1 N * m.

1. Një bllok me peshë 0,5 kg u zhvendos përgjatë tavolinës 2 m, duke aplikuar një forcë elastike prej 4 N mbi të (Fig. 28.1). Koeficienti i fërkimit ndërmjet bllokut dhe tabelës është 0.2. Cila është puna që vepron në bllok?
a) graviteti m?
b) forcat normale të reagimit?
c) forcat elastike?
d) forcat e fërkimit të rrëshqitjes tr?


Puna totale e bërë nga disa forca që veprojnë në një trup mund të gjendet në dy mënyra:
1. Gjeni punën e secilës forcë dhe mblidhni këto punë, duke marrë parasysh shenjat.
2. Gjeni rezultanten e të gjitha forcave të aplikuara në trup dhe njehsoni punën e rezultantes.

Të dyja metodat çojnë në të njëjtin rezultat. Për t'u siguruar për këtë, kthehuni te detyra e mëparshme dhe përgjigjuni pyetjeve në detyrën 2.

2. Sa është e barabartë me:
a) shuma e punës së bërë nga të gjitha forcat që veprojnë në bllok?
b) rezultatin e të gjitha forcave që veprojnë në bllok?
c) rezultat i punës? Në rastin e përgjithshëm (kur forca f_vec drejtohet në një kënd arbitrar ndaj zhvendosjes s_vec) përkufizimi i punës së forcës është si më poshtë.

Puna A e një force konstante është e barabartë me produktin e modulit të forcës F nga moduli i zhvendosjes s dhe kosinusi i këndit α ndërmjet drejtimit të forcës dhe drejtimit të zhvendosjes:

A = Fs cos α (4)

3. Tregoni se përkufizimi i përgjithshëm i punës të çon në përfundimet e paraqitura në diagramin e mëposhtëm. Formulojini ato me gojë dhe shkruajini në fletore.


4. Një forcë ushtrohet në një bllok në tavolinë, moduli i të cilit është 10 N. Cili është këndi midis kësaj force dhe lëvizjes së bllokut nëse, kur e lëviz bllokun 60 cm përgjatë tabelës, kjo forcë bën punoj: a) 3 J; b) –3 J; c) –3 J; d) –6 J? Bëni vizatime shpjeguese.

2. Puna e gravitetit

Lëreni një trup me masë m të lëvizë vertikalisht nga lartësia fillestare h n në lartësinë përfundimtare h k.

Nëse trupi lëviz poshtë (h n > h k, Fig. 28.2, a), drejtimi i lëvizjes përkon me drejtimin e gravitetit, prandaj puna e gravitetit është pozitive. Nëse trupi lëviz lart (h n< h к, рис. 28.2, б), то работа силы тяжести отрицательна.

Në të dyja rastet, puna e bërë nga graviteti

A = mg(h n – h k). (5)

Le të gjejmë tani punën e bërë nga graviteti kur lëvizim në një kënd në vertikale.

5. Një bllok i vogël me masë m rrëshqiti përgjatë një rrafshi të pjerrët me gjatësi s dhe lartësi h (Fig. 28.3). Rrafshi i pjerrët bën një kënd α me vertikalen.


a) Cili është këndi ndërmjet drejtimit të gravitetit dhe drejtimit të lëvizjes së bllokut? Bëni një vizatim shpjegues.
b) Shprehni punën e gravitetit me m, g, s, α.
c) Shprehni s në terma h dhe α.
d) Shprehni punën e rëndesës me m, g, h.
e) Cila është puna e bërë nga graviteti kur blloku lëviz lart përgjatë të njëjtit rrafsh?

Pasi të keni përfunduar këtë detyrë, jeni të bindur se puna e gravitetit shprehet me formulën (5) edhe kur trupi lëviz në një kënd në drejtim të vertikalit - si poshtë ashtu edhe lart.

Por atëherë formula (5) për punën e gravitetit është e vlefshme kur një trup lëviz përgjatë çdo trajektoreje, sepse çdo trajektore (Fig. 28.4, a) mund të përfaqësohet si një grup "rrafshe të pjerrëta" të vogla (Fig. 28.4, b) .

Kështu,
puna e bërë nga graviteti kur lëviz përgjatë ndonjë trajektoreje shprehet me formulën

A t = mg (h n – h k),

ku h n është lartësia fillestare e trupit, h k është lartësia përfundimtare e tij.
Puna e kryer nga graviteti nuk varet nga forma e trajektores.

Për shembull, puna e bërë nga graviteti kur lëviz një trup nga pika A në pikën B (Fig. 28.5) përgjatë trajektores 1, 2 ose 3 është e njëjtë. Nga këtu, në veçanti, rrjedh se forca e gravitetit kur lëviz përgjatë një trajektoreje të mbyllur (kur trupi kthehet në pikën e fillimit) është e barabartë me zero.

6. Një top me masë m, i varur në një fije me gjatësi l, u devijua me 90º, duke e mbajtur fillin të tendosur dhe u lëshua pa shtyrje.
a) Cila është puna që kryen graviteti gjatë kohës gjatë së cilës topi lëviz në pozicionin e ekuilibrit (Fig. 28.6)?
b) Sa është puna që kryen forca elastike e fillit gjatë së njëjtës kohë?
c) Cila është puna e bërë nga forcat rezultante të aplikuara në top në të njëjtën kohë?


3. Punë e forcës elastike

Kur susta kthehet në një gjendje të padeformuar, forca elastike bën gjithmonë punë pozitive: drejtimi i saj përkon me drejtimin e lëvizjes (Fig. 28.7).

Le të gjejmë punën e bërë nga forca elastike.
Moduli i kësaj force lidhet me modulin e deformimit x nga relacioni (shih § 15)

Puna e bërë nga një forcë e tillë mund të gjendet në mënyrë grafike.

Së pari, le të vërejmë se puna e bërë nga një forcë konstante është numerikisht e barabartë me sipërfaqen e drejtkëndëshit nën grafikun e forcës kundrejt zhvendosjes (Fig. 28.8).

Figura 28.9 tregon një grafik të F(x) për forcën elastike. Le ta ndajmë mendërisht të gjithë lëvizjen e trupit në intervale kaq të vogla saqë forca në secilën prej tyre mund të konsiderohet konstante.

Atëherë puna në secilën prej këtyre intervaleve është numerikisht e barabartë me sipërfaqen e figurës nën seksionin përkatës të grafikut. E gjithë puna është e barabartë me shumën e punës në këto fusha.

Rrjedhimisht, në këtë rast, puna është numerikisht e barabartë me sipërfaqen e figurës nën grafikun e varësisë F(x).

7. Duke përdorur figurën 28.10, vërtetoni se

puna e bërë nga forca elastike kur susta kthehet në gjendjen e saj të padeformuar shprehet me formulën

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


8. Duke përdorur grafikun në figurën 28.11, vërtetoni se kur deformimi i sustës ndryshon nga x n në x k, puna e forcës elastike shprehet me formulën.

Nga formula (8) shohim se puna e forcës elastike varet vetëm nga deformimi fillestar dhe përfundimtar i sustës Prandaj, nëse trupi fillimisht deformohet dhe pastaj kthehet në gjendjen fillestare, atëherë puna e forcës elastike është. zero. Le të kujtojmë se puna e gravitetit ka të njëjtën veti.

9. Në momentin fillestar, tensioni i një sustë me ngurtësi 400 N/m është 3 cm.
a) Cili është deformimi përfundimtar i sustës?
b) Sa është puna që kryen forca elastike e sustës?

10. Në momentin fillestar një sustë me ngurtësi 200 N/m shtrihet me 2 cm dhe në momentin e fundit ngjesh 1 cm Sa është puna që bën forca elastike e sustës?

4. Puna e forcës së fërkimit

Lëreni trupin të rrëshqasë përgjatë një mbështetëseje fikse. Forca rrëshqitëse e fërkimit që vepron në trup është gjithmonë e drejtuar kundër lëvizjes dhe, për rrjedhojë, puna e forcës së fërkimit rrëshqitës është negative në çdo drejtim të lëvizjes (Fig. 28.12).

Prandaj, nëse e lëvizni bllokun në të djathtë dhe kunjin në të njëjtën distancë në të majtë, atëherë, megjithëse do të kthehet në pozicionin e tij fillestar, puna totale e bërë nga forca e fërkimit rrëshqitës nuk do të jetë e barabartë me zero. Ky është ndryshimi më i rëndësishëm midis punës së fërkimit rrëshqitës dhe punës së gravitetit dhe elasticitetit. Le të kujtojmë se puna e bërë nga këto forca kur lëviz një trup përgjatë një trajektoreje të mbyllur është zero.

11. Një bllok me një masë prej 1 kg u zhvendos përgjatë tryezës në mënyrë që trajektorja e tij të rezultojë të jetë një katror me një anë 50 cm.
a) A është kthyer blloku në pikën e tij fillestare?
b) Sa është puna totale e bërë nga forca e fërkimit që vepron në bllok? Koeficienti i fërkimit ndërmjet bllokut dhe tabelës është 0.3.

5.Fuqia

Shpesh nuk është e rëndësishme vetëm puna që po bëhet, por edhe shpejtësia me të cilën po kryhet puna. Karakterizohet nga fuqia.

Fuqia P është raporti i punës së bërë A me periudhën kohore t gjatë së cilës është kryer kjo punë:

(Ndonjëherë fuqia në mekanikë shënohet me shkronjën N, dhe në elektrodinamikë me shkronjën P. Ne e shohim më të përshtatshëm të përdorim të njëjtin emërtim për fuqinë.)

Njësia e fuqisë është vat (simboli: W), i quajtur sipas shpikësit anglez James Watt. Nga formula (9) rezulton se

1 W = 1 J/s.

12. Çfarë fuqie zhvillon njeriu duke ngritur në mënyrë uniforme një kovë me ujë që peshon 10 kg në lartësinë 1 m për 2 s?

Shpesh është e përshtatshme të shprehësh fuqinë jo përmes punës dhe kohës, por përmes forcës dhe shpejtësisë.

Le të shqyrtojmë rastin kur forca drejtohet përgjatë zhvendosjes. Pastaj puna e bërë nga forca A = Fs. Duke e zëvendësuar këtë shprehje në formulën (9) për fuqinë, marrim:

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

13. Një makinë është duke ecur në rrugë horizontale me shpejtësi 72 km/h. Në të njëjtën kohë, motori i tij zhvillon një fuqi prej 20 kW. Cila është forca e rezistencës ndaj lëvizjes së makinës?

E dhënë. Kur një makinë lëviz përgjatë një rruge horizontale me një shpejtësi konstante, forca tërheqëse është e barabartë në madhësi me forcën e rezistencës ndaj lëvizjes së makinës.

14. Sa kohë do të duhet për ngritjen e njëtrajtshme të një blloku betoni me peshë 4 ton në një lartësi prej 30 m nëse fuqia e motorit të vinçit është 20 kW dhe efikasiteti i motorit elektrik të vinçit është 75%?

E dhënë. Efikasiteti i një motori elektrik është i barabartë me raportin e punës së ngritjes së ngarkesës me punën e motorit.

Pyetje dhe detyra shtesë

15. Një top me peshë 200 g u hodh nga një ballkoni me lartësi 10 dhe një kënd 45º në horizontale. Pasi arriti një lartësi maksimale prej 15 m gjatë fluturimit, topi ra në tokë.
a) Cila është puna që kryen graviteti gjatë ngritjes së topit?
b) Cila është puna e gravitetit kur topi ulet?
c) Cila është puna që kryen graviteti gjatë gjithë fluturimit të topit?
d) A ka ndonjë të dhënë shtesë në gjendje?

16. Një top me masë 0,5 kg është i varur nga një sustë me ngurtësi 250 N/m dhe është në ekuilibër. Topi ngrihet në mënyrë që susta të bëhet e padeformuar dhe të lëshohet pa shtytje.
a) Në çfarë lartësie u ngrit topi?
b) Cila është puna që kryen graviteti gjatë kohës gjatë së cilës topi lëviz në pozicionin e ekuilibrit?
c) Sa është puna që bën forca elastike gjatë kohës gjatë së cilës topi lëviz në pozicionin e ekuilibrit?
d) Cila është puna e bërë nga rezultanta e të gjitha forcave të aplikuara në top gjatë kohës gjatë së cilës topi lëviz në pozicionin e ekuilibrit?

17. Një sajë me peshë 10 kg rrëshqet poshtë një mali me dëborë me një kënd të pjerrësisë α = 30º pa shpejtësi fillestare dhe përshkon një distancë të caktuar përgjatë një sipërfaqe horizontale (Fig. 28.13). Koeficienti i fërkimit midis sajë dhe borës është 0.1. Gjatësia e bazës së malit është l = 15 m.

a) Sa është madhësia e forcës së fërkimit kur sajë lëviz në një sipërfaqe horizontale?
b) Sa është puna e forcës së fërkimit kur sajë lëviz përgjatë një sipërfaqe horizontale në një distancë prej 20 m?
c) Sa është madhësia e forcës së fërkimit kur sajë lëviz përgjatë malit?
d) Cila është puna që bën forca e fërkimit gjatë uljes së sajë?
e) Cila është puna që bën graviteti gjatë uljes së sajë?
f) Cila është puna e bërë nga forcat rezultante që veprojnë në sajë kur ajo zbret nga mali?

18. Një makinë me peshë 1 ton lëviz me shpejtësi 50 km/h. Motori zhvillon një fuqi prej 10 kW. Konsumi i benzinës është 8 litra për 100 km. Dendësia e benzinës është 750 kg/m 3, dhe nxehtësia specifike e djegies së saj është 45 MJ/kg. Cili është efikasiteti i motorit? A ka ndonjë të dhënë shtesë në gjendje?
E dhënë. Efikasiteti i një motori me nxehtësi është i barabartë me raportin e punës së kryer nga motori me sasinë e nxehtësisë së çliruar gjatë djegies së karburantit.

Për të qenë në gjendje të karakterizohen karakteristikat energjetike të lëvizjes, u prezantua koncepti i punës mekanike. Dhe artikulli i kushtohet asaj në manifestimet e tij të ndryshme. Tema është sa e lehtë dhe mjaft e vështirë për t'u kuptuar. Autori sinqerisht u përpoq ta bënte atë më të kuptueshëm dhe të arritshëm për të kuptuar, dhe mund të shpresohet vetëm se qëllimi është arritur.

Si quhet puna mekanike?

Si quhet? Nëse në një trup vepron një forcë dhe si rezultat i veprimit të saj trupi lëviz, atëherë kjo quhet punë mekanike. Kur qasemi nga pikëpamja e filozofisë shkencore, këtu mund të theksohen disa aspekte shtesë, por artikulli do të mbulojë temën nga pikëpamja e fizikës. Puna mekanike nuk është e vështirë nëse mendoni me kujdes për fjalët e shkruara këtu. Por fjala "mekanike" zakonisht nuk shkruhet, dhe gjithçka shkurtohet në fjalën "punë". Por jo çdo punë është mekanike. Këtu është një burrë i ulur dhe duke menduar. A funksionon? Mendërisht po! Por a është kjo punë mekanike? Nr. Po sikur një person të ecë? Nëse një trup lëviz nën ndikimin e forcës, atëherë kjo është punë mekanike. Është e thjeshtë. Me fjalë të tjera, një forcë që vepron në një trup bën punë (mekanike). Dhe një gjë tjetër: është puna që mund të karakterizojë rezultatin e veprimit të një force të caktuar. Pra, nëse një person ecën, atëherë forca të caktuara (fërkimi, graviteti, etj.) kryejnë punë mekanike mbi personin dhe si rezultat i veprimit të tyre, personi ndryshon pikën e tij të vendndodhjes, me fjalë të tjera, lëviz.

Puna si sasi fizike është e barabartë me forcën që vepron në trup, e shumëzuar me rrugën që ka bërë trupi nën ndikimin e kësaj force dhe në drejtimin e treguar prej tij. Mund të themi se puna mekanike bëhej nëse plotësoheshin 2 kushte njëkohësisht: një forcë vepronte në trup dhe ai lëvizte në drejtim të veprimit të tij. Por nuk ndodhi ose nuk ndodh nëse forca vepronte dhe trupi nuk e ndryshonte vendndodhjen e tij në sistemin koordinativ. Këtu janë shembuj të vegjël kur puna mekanike nuk kryhet:

  1. Kështu që një person mund të mbështetet në një gur të madh për ta lëvizur atë, por nuk ka forcë të mjaftueshme. Forca vepron mbi gurin, por ai nuk lëviz dhe nuk ndodh asnjë punë.
  2. Trupi lëviz në sistemin koordinativ dhe forca është e barabartë me zero ose të gjitha janë kompensuar. Kjo mund të vërehet gjatë lëvizjes me inerci.
  3. Kur drejtimi në të cilin lëviz një trup është pingul me veprimin e forcës. Kur një tren lëviz përgjatë një linje horizontale, graviteti nuk e bën punën e tij.

Në varësi të kushteve të caktuara, puna mekanike mund të jetë negative dhe pozitive. Pra, nëse drejtimet e forcave dhe lëvizjeve të trupit janë të njëjta, atëherë ndodh punë pozitive. Një shembull i punës pozitive është efekti i gravitetit në një pikë uji që bie. Por nëse forca dhe drejtimi i lëvizjes janë të kundërta, atëherë ndodh puna mekanike negative. Një shembull i një opsioni të tillë është një tullumbace që ngrihet lart dhe forca e gravitetit, e cila bën punë negative. Kur një trup i nënshtrohet ndikimit të disa forcave, një punë e tillë quhet "punë e forcës rezultuese".

Karakteristikat e zbatimit praktik (energjia kinetike)

Le të kalojmë nga teoria në pjesën praktike. Më vete, duhet të flasim për punën mekanike dhe përdorimin e saj në fizikë. Siç ndoshta shumë kujtojnë, e gjithë energjia e trupit ndahet në kinetike dhe potenciale. Kur një objekt është në ekuilibër dhe nuk lëviz askund, energjia e tij potenciale është e barabartë me energjinë e tij totale dhe energjia e tij kinetike është e barabartë me zero. Kur fillon lëvizja, energjia potenciale fillon të ulet, energjia kinetike fillon të rritet, por në total ato janë të barabarta me energjinë totale të objektit. Për një pikë materiale, energjia kinetike përcaktohet si puna e një force që përshpejton pikën nga zero në vlerën H, dhe në formulë kinetika e një trupi është e barabartë me ½*M*N, ku M është masë. Për të zbuluar energjinë kinetike të një objekti që përbëhet nga shumë grimca, duhet të gjeni shumën e të gjithë energjisë kinetike të grimcave, dhe kjo do të jetë energjia kinetike e trupit.

Karakteristikat e zbatimit praktik (energjia potenciale)

Në rastin kur të gjitha forcat që veprojnë në trup janë konservatore dhe energjia potenciale është e barabartë me totalin, atëherë nuk punohet. Ky postulat njihet si ligji i ruajtjes së energjisë mekanike. Energjia mekanike në një sistem të mbyllur është konstante gjatë një intervali kohor. Ligji i ruajtjes përdoret gjerësisht për të zgjidhur problemet nga mekanika klasike.

Karakteristikat e zbatimit praktik (termodinamika)

Në termodinamikë, puna e bërë nga një gaz gjatë zgjerimit llogaritet nga integrali i presionit herë vëllimit. Kjo qasje është e zbatueshme jo vetëm në rastet kur ekziston një funksion i saktë vëllimi, por edhe për të gjitha proceset që mund të shfaqen në rrafshin presion/vëllim. Ai gjithashtu zbaton njohuritë e punës mekanike jo vetëm për gazet, por për çdo gjë që mund të ushtrojë presion.

Karakteristikat e zbatimit praktik në praktikë (mekanika teorike)

Në mekanikën teorike, të gjitha vetitë dhe formulat e përshkruara më sipër konsiderohen më në detaje, në veçanti projeksionet. Ai jep gjithashtu përkufizimin e tij për formula të ndryshme të punës mekanike (një shembull i një përkufizimi për integralin Rimmer): kufiri në të cilin priret shuma e të gjitha forcave të punës elementare, kur finesa e ndarjes tenton në zero, quhet puna e forcës përgjatë kurbës. Ndoshta e vështirë? Por asgjë, gjithçka është në rregull me mekanikën teorike. Po, të gjitha punët mekanike, fizike dhe vështirësitë e tjera kanë mbaruar. Më tej do të ketë vetëm shembuj dhe një përfundim.

Njësitë matëse të punës mekanike

SI përdor joules për të matur punën, ndërsa GHS përdor ergs:

  1. 1 J = 1 kg m²/s² = 1 N m
  2. 1 erg = 1 g cm²/s² = 1 dyne cm
  3. 1 erg = 10 −7 J

Shembuj të punës mekanike

Për të kuptuar përfundimisht një koncept të tillë si puna mekanike, duhet të studioni disa shembuj individualë që do t'ju lejojnë ta konsideroni atë nga shumë, por jo të gjitha, anët:

  1. Kur një person ngre një gur me duar, puna mekanike ndodh me ndihmën e forcës muskulore të duarve të tij;
  2. Kur një tren udhëton përgjatë shinave, ai tërhiqet nga forca tërheqëse e traktorit (lokomotivë elektrike, lokomotivë me naftë, etj.);
  3. Nëse merrni një armë dhe qëlloni prej saj, atëherë falë forcës së presionit të krijuar nga gazrat e pluhurit, puna do të kryhet: plumbi lëvizet përgjatë tytës së armës në të njëjtën kohë me rritjen e shpejtësisë së vetë plumbit;
  4. Puna mekanike ekziston edhe kur forca e fërkimit vepron mbi një trup, duke e detyruar atë të zvogëlojë shpejtësinë e lëvizjes së tij;
  5. Shembulli i mësipërm me topat, kur ngrihen në drejtim të kundërt në raport me drejtimin e gravitetit, është gjithashtu shembull i punës mekanike, por përveç gravitetit, vepron edhe forca e Arkimedit, kur ngrihet lart çdo gjë që është më e lehtë se ajri.

Çfarë është pushteti?

Së fundi, do të doja të prekja temën e pushtetit. Puna e bërë nga një forcë në një njësi të kohës quhet fuqi. Në fakt, fuqia është një sasi fizike që është pasqyrim i raportit të punës me një periudhë të caktuar kohore gjatë së cilës është kryer kjo punë: M=P/B, ku M është fuqia, P është puna, B është koha. Njësia e fuqisë SI është 1 W. Një vat është e barabartë me fuqinë që bën një xhaul punë në një sekondë: 1 W=1J\1s.

Përmbajtja:

Rryma elektrike gjenerohet për t'u përdorur në të ardhmen për qëllime të caktuara, për të kryer një lloj pune. Falë energjisë elektrike, funksionojnë të gjitha pajisjet, pajisjet dhe pajisjet. Vetë puna përfaqëson një përpjekje të caktuar të aplikuar për të lëvizur një ngarkesë elektrike në një distancë të caktuar. Në mënyrë konvencionale, një punë e tillë brenda një seksioni të qarkut do të jetë e barabartë me vlerën numerike të tensionit në këtë seksion.

Për të kryer llogaritjet e nevojshme, duhet të dini se si matet puna e rrymës. Të gjitha llogaritjet kryhen në bazë të të dhënave fillestare të marra duke përdorur instrumente matëse. Sa më e madhe të jetë ngarkesa, aq më shumë përpjekje kërkohet për ta zhvendosur atë dhe aq më shumë punë do të bëhet.

Si quhet puna e rrymës?

Rryma elektrike, si sasi fizike, në vetvete nuk ka asnjë rëndësi praktike. Faktori më i rëndësishëm është efekti i rrymës, i karakterizuar nga puna që kryen. Vetë puna përfaqëson veprime të caktuara gjatë të cilave një lloj energjie shndërrohet në një tjetër. Për shembull, energjia elektrike shndërrohet në energji mekanike duke rrotulluar boshtin e motorit. Vetë puna e rrymës elektrike është lëvizja e ngarkesave në një përcjellës nën ndikimin e një fushe elektrike. Në fakt, e gjithë puna e lëvizjes së grimcave të ngarkuara kryhet nga fusha elektrike.

Për të kryer llogaritjet, duhet të nxirret një formulë për funksionimin e rrymës elektrike. Për të përpiluar formula, do t'ju nevojiten parametra të tillë si forca aktuale dhe. Meqenëse puna e kryer nga një rrymë elektrike dhe puna e bërë nga një fushë elektrike janë e njëjta gjë, ajo do të shprehet si produkt i tensionit dhe ngarkesës që rrjedh në përcjellës. Kjo është: A = Uq. Kjo formulë është nxjerrë nga marrëdhënia që përcakton tensionin në përcjellës: U = A/q. Nga kjo rrjedh se voltazhi paraqet punën e bërë nga fusha elektrike A për të transportuar një grimcë të ngarkuar q.

Vetë grimca ose ngarkesa e ngarkuar shfaqet si produkt i fuqisë aktuale dhe kohës së kaluar në lëvizjen e kësaj ngarkese përgjatë përcjellësit: q = It. Në këtë formulë është përdorur relacioni për forcën e rrymës në përcjellës: I = q/t. Kjo do të thotë, është raporti i ngarkesës me periudhën kohore gjatë së cilës ngarkesa kalon nëpër seksionin kryq të përcjellësit. Në formën e saj përfundimtare, formula për punën e rrymës elektrike do të duket si produkti i sasive të njohura: A = UIt.

Në cilat njësi matet puna e rrymës elektrike?

Para se të trajtohet drejtpërdrejt pyetja se si matet puna e rrymës elektrike, është e nevojshme të mblidhen njësitë matëse të të gjitha madhësive fizike me të cilat llogaritet ky parametër. Çdo punë, pra, njësia matëse e kësaj sasie do të jetë 1 xhaul (1 J). Tensioni matet në volt, rryma matet në amper dhe koha matet në sekonda. Kjo do të thotë se njësia e matjes do të duket kështu: 1 J = 1V x 1A x 1s.

Bazuar në njësitë e marra të matjes, puna e rrymës elektrike do të përcaktohet si produkt i fuqisë së rrymës në një seksion të qarkut, tensionit në skajet e seksionit dhe periudhës kohore gjatë së cilës rryma rrjedh nëpër dirigjent.

Matjet kryhen duke përdorur një voltmetër dhe një orë. Këto pajisje ju lejojnë të zgjidhni në mënyrë efektive problemin se si të gjeni vlerën e saktë të një parametri të caktuar. Kur lidhni një ampermetër dhe voltmetër në një qark, është e nevojshme të monitoroni leximet e tyre për një periudhë të caktuar kohe. Të dhënat e marra futen në formulë, pas së cilës shfaqet rezultati përfundimtar.

Funksionet e të tre pajisjeve kombinohen në matës elektrikë që marrin parasysh energjinë e konsumuar dhe në fakt punën e bërë nga rryma elektrike. Këtu përdoret një njësi tjetër - 1 kW x h, që do të thotë gjithashtu se sa punë është bërë gjatë një njësie kohore.

Një nga konceptet më të rëndësishme në mekanikë është puna e forcës .

Puna e forcës

Të gjithë trupat fizikë në botën përreth nesh vihen në lëvizje me forcë. Nëse mbi një trup që lëviz në të njëjtin drejtim ose në drejtim të kundërt vepron një forcë ose disa forca nga një ose më shumë trupa, atëherë thuhet se po punohet .

Kjo do të thotë, puna mekanike kryhet nga një forcë që vepron në trup. Kështu, forca tërheqëse e një lokomotivë elektrike vë në lëvizje të gjithë trenin, duke kryer kështu punë mekanike. Biçikleta drejtohet nga fuqia muskulore e këmbëve të çiklistit. Për rrjedhojë, kjo forcë bën edhe punë mekanike.

Në fizikë puna e forcës quaj një sasi fizike të barabartë me produktin e modulit të forcës, modulin e zhvendosjes së pikës së aplikimit të forcës dhe kosinusin e këndit ndërmjet vektorëve të forcës dhe zhvendosjes.

A = F s cos (F, s) ,

Ku F moduli i forcës,

s - moduli i udhëtimit .

Puna kryhet gjithmonë nëse këndi midis erërave të forcës dhe zhvendosjes nuk është zero. Nëse forca vepron në drejtim të kundërt me drejtimin e lëvizjes, sasia e punës është negative.

Asnjë punë nuk kryhet nëse në trup nuk veprojnë forca, ose nëse këndi ndërmjet forcës së aplikuar dhe drejtimit të lëvizjes është 90 o (cos 90 o = 0).

Nëse një kal tërheq një karrocë, atëherë forca muskulore e kalit, ose forca tërheqëse e drejtuar përgjatë drejtimit të lëvizjes së karrocës, funksionon. Por forca e gravitetit me të cilën shoferi shtyp karrocën nuk bën asnjë punë, pasi është e drejtuar poshtë, pingul me drejtimin e lëvizjes.

Puna e forcës është një sasi skalare.

Njësia e punës në sistemin e matjes SI - xhaul. 1 xhaul është puna e bërë nga një forcë prej 1 njuton në një distancë prej 1 m nëse drejtimet e forcës dhe zhvendosjes përkojnë.

Nëse në një trup ose në një pikë materiale veprojnë disa forca, atëherë flasim për punën e bërë nga forca rezultante e tyre.

Nëse forca e aplikuar nuk është konstante, atëherë puna e saj llogaritet si një integral:

Fuqia

Forca që vë në lëvizje një trup kryen punë mekanike. Por se si bëhet kjo punë, shpejt ose ngadalë, ndonjëherë është shumë e rëndësishme të dihet në praktikë. Në fund të fundit, e njëjta punë mund të kryhet në periudha të ndryshme. Puna që bën një motor elektrik i madh mund të bëhet nga një motor i vogël. Por atij do t'i duhet shumë më tepër kohë për këtë.

Në mekanikë, ekziston një sasi që karakterizon shpejtësinë e punës. Kjo sasi quhet pushtet.

Fuqia është raporti i punës së kryer në një periudhë të caktuar kohore me vlerën e kësaj periudhe.

N= A /∆ t

A-parësore A = F s cos α , A s/∆ t = v , prandaj

N= F v cos α = F v ,

Ku F - forcë, v shpejtësia, α – këndi ndërmjet drejtimit të forcës dhe drejtimit të shpejtësisë.

Kjo eshte fuqi - ky është prodhimi skalar i vektorit të forcës dhe vektorit të shpejtësisë së trupit.

Në sistemin ndërkombëtar SI, fuqia matet në vat (W).

1 vat fuqi është 1 xhaul (J) punë e kryer në 1 sekondë (s).

Fuqia mund të rritet duke rritur forcën e kryerjes së punës ose shpejtësinë me të cilën kryhet kjo punë.



Ju pëlqeu artikulli? Ndani me miqtë tuaj!