жұмыс және қуат. 6.ЖҰМЫС ЖӘНЕ ҚУАТ. 6. Жмыс жне уат. 1 Механикалы жмыс
 Скачать 0.92 Mb.
|
|
/6. ЖҰМЫС ЖӘНЕ ҚУАТ. 6.1 Механикалық жұмыс. “Жұмыс” сөзін естігенде көзіңізге нені елестетесіз? Мүмкін тіс дәрігерінің қалай тіс емдеп отырғанын? Мүмкін мұғалімнің қалай сабақ өтіп жатқанын? Мүмкін ұшқыштың ұшақты қалай басқарып отырғанын? Шынында да, белгілі бір саланың әрбір адамы өзінің ісімен айналысады және мұны жұмыс деп атайды. Бірақ ЖҰМЫС физикада басқаша. Физикада физикалық дене жұмысты орын ауыстырғанда, температурасы өзгергенде, электр тогын өткізгенде, және т.б. жасайды. Сонымен қатар жұмыс жасайтын дене жанды ма, жансыз ба маңызды емес, тіпті егер тасты лақтыратын немесе қыздыратын болсақ, ол жұмыс жасай алады. Бірінші кезекте МЕХАНИКАЛЫҚ ЖҰМЫСТЫ оқып-үйренетін боламыз. Механикалық жұмыс механикалық құбылыстар кезінде жасалады. Көліктің жолда қалай кетіп бара жатқанын елестетіңіз. Көлік өздігінен жүре алмайды, көлікті қозғалысқа келтіретін қандай да бір күш болуы керек. Бұл күш автокөліктің қозғалтқышына беріледі және тарту күші деп аталады. Сонда, осы күштің есебінен көлік қозғала алады және қозғалыс кезінде механикалық жұмыс атқарады. Механикалық жұмыс – күш әсерінің нәтижесін сипаттайтын физикалық шама. Механикалық жұмыстың нәтижесі - физикалық дененің қозғалысы болып есептеледі. Жұмыс – скаляр шама, ол «А», әріпімен белгіленеді, ал негізгі өлшем бірлігі Джоуль [Дж] болып табылады. Дененің қай бағытта қозғалғанына байланысты жұмысты екі формуламен есептеуге болады: 1) Дене горизонталь бетте қозғалған кезде:   мұнда: F – күш [Н];S – жол [м]. Бұдан: 1 Дж = 1 Н × 1 м 2) Дене вертикаль бойымен қозғалған кезде:   – ауада – суда (ауада)мұнда: P – салмақ [Н]; m – масса [кг]; g – еркін түсу үдеуі [Н/кг]; h – биіктік/тереңдік [м]. (ВЫДЕЛИТ КАК ОТДЕЛЬНУЮ ТЕМУ ↓) Механикалық жұмыс келесі жағдайларда жасалмайды (A = 0):
ЗАДАЧИ НА ОТДЕЛЬНУЮ СТРАНИЦУ А тобы (gжер ≈ 10 Н/кг) 1) Жүк тасушы шкафты 500 Н күшпен итереді және оны 2 м жерге қозғалтады. Жүк тасушы қандай жұмыс жасады? 2) Массасы 500 г тас 10 м биіктіктен құлаған кезде ауырлық күші қандай жұмыс атқарады? 3) Арнұр 500 Н күшпен допты тік жоғары лақтырды. Допты 1,5 м биіктікке көтеру кезіндегі жасалған жұмысты анықтаңдар. 4) Халк 8 кН күшпен тасты итереді. Егер Халк 800 кДж жұмыс жасаса, тас қанша метрге жылжыды? 5) Ақылгөй тасбақа жаңбыр тамшысының массасын анықтауды шешті. Тамшы 2 км биіктіктен құлап, 0,4 Дж жұмыс жасады. Тамшының массасын анықтаңдар. 6) Оқушы массасы 3 кг сөмкесін асынып үйіне қайтты. Егер мектеп пен үй арасындағы қашықтық 200 м болса, ауырлық күші қандай жұмыс жасайды? 7) Массасы 200 г футбол добының ұшуы кезінде ауырлық күші қандай жұмыс жасайды? Доптың ең үлкен көтерілу биіктігі 180 м. 8) Шкафты 8 м қашықтыққа жылжыту үшін Мұратқа қанша күш қажет болды? Жасалған жұмыс 4 кДж тең. 9) Үйге оралған саудагер үй мен базар арасындағы қашықтықты есептеуді шешті. Аттың тарту күшімен жасалған жұмыс 80 кДж, ал тарту күші 1000 Н. Атпен жүріп өткен жолды анықтаңдар. 10) Жөндеушілер қамалға массасы 8 кг люстра іліп қоюды шешті. Олар биіктігі 9 м бөлмеге ілуге биіктігі 1 м люстраны көтерулері керек . Ауырлық күшінің жұмысы қандай? Б тобы (gжер ≈ 10 Н/кг) 1) Жүк тасымалдаушы лифт жәшіктерді көтереді. 50 м биіктікке көтеру кезінде лифт 80 кДж жұмыс жасай алса, бір рейсте қанша жәшікті көтеруге болады? Бір жәшіктің массасы 20 кг. 2) Токиодағы олимпиадада спортшы жүкті горизонталь бойымен 800 Н күшпен тартады. Егер жүктің массасы 50 кг, ал мәреге дейінгі қашықтық 200 м болса, спортшының жасаған жұмысын анықтаңдар. 3) Есек арбаны 2 м/с жылдамдықпен бірқалыпты сүйретіп барады. Барлық жолды 2 сағатта жүріп өтсе, есек қандай жұмыс жасады? Есектің тарту күші 400 Н. 4) Салмағы 40 Н шана мұз үстінде қозғалады. Шананың 50 м жол жүргендегі жасалған жұмысын табыңдар. 5) Алтынбекті құдықтан су алып келуге жіберді. Алтынбек салмағы 250 Н шелекті құдықтан 50 см/с жылдамдықпен бірқалыпты көтере бастады. Егер жасалған жұмыс 3 кДж тең болса, бұған қанша уақыт кетті? 6) Тесла зауытынан қозғалтқышының тарту күші 80 кН болатын жаңа электромобиль жөнелтілді. Бұл көлік 72 км/сағ жылдамдықпен бірқалыпты қозғалса, бір жарым сағатта қандай жұмыс жасайды? 7) Ежелгі Қытайда адамдар арбаны итеріп, 10 минутта 14 кДж жұмыс жасай алған. Егер тарту күші 70 Н тең болса, арбалар қандай жылдамдықпен қозғалған? 8) Көлемі 800 см3 мыс кесегін 20 м биіктікке көтеру кезінде жасалатын жұмысты анықтаңдар. 9) Жүкті көтеру кезінде кран 20 секундта 80 кДж жұмыс жасайды. Егер бірқалыпты көтеру кезіндегі жүктің жылдамдығы орта шамамен 36 км/сағ болса, жүктің массасын анықтаңдар. 10) Көлемі 0,08 м3 шыны кесегін көтеру үшін 60 кДж жұмыс жасау керек болды. Шыныны қандай биіктікке көтергенін табыңдар. С тобы (gжер ≈ 10 Н/кг) 1) Зевс ғибадатханасын салу үшін құлдар бағандарды көтерді. Ұзындығы 15 м болатын баған жерде көлденең жатыр. Осы бағанды тігінен орналастыру үшін қандай жұмыс жасау керек? Бағанның массасы 300 кг. 2) Жұмысшылар су қоймасын тастан тазартуға шешім қабылдады. Тереңдігі 5 м су қоймасының түбінен тығыздығы 2500 кг/м3 тасты көтеру кезінде қандай жұмыс жасалады? Тастың көлемі 0,2 м3. 3) Егер су түбінен тасты 2 м биіктікке көтеру кезіндегі тарту күшінің жасаған жұмысы 8 кДж тең болса, суға толығымен батырылған тастың көлемін анықтаңдар. 4) Көлемі 0,8 м3 алюминий кесегін бассейн түбінен су бетіне көтеру кезіндегі жасалған жұмысты анықтаңдар. Бассейннің тереңдігі 2 м. 5) Үстел үстінде жатқан сызғыш тігінен қойылды. Жасалған жұмысты анықтаңдар. Сызғыштың массасы 100 г, ұзындығы 20 см. 6) Аттар арбаны 10 м/с тұрақты жылдамдықпен тартады. Егер 1 сағатта аттар 1,5 МДж жұмыс жасаса, массасы 20 кг арба дөңгелегі мен жер арасындағы үйкеліс коэффициентін табыңдар. 7) Көлденең қимасының ауданы 40 см2 цилиндрдегі қысым қаншалықты өзгергенін анықтаңдар. Поршеньді 10 см көтеру кезінде қысым күші 400 Дж жұмыс жасады. 8) Аквариум түбінен бетіне дейін көлемі 10 дм3 қиыршық тас көтерілді. Тасты көтеру кезіндегі жасалған жұмыс 1350 Дж болса, тастың тығыздығын анықтаңдар. Аквариум тереңдігі 9 м және оған су толтырылған. 9) Көлемі 2 м3, ұзындығы 8 м болатын темір балка жерде жатыр. Балканы тік жоғары қою үшін қандай жұмыс жасау керек? 10) Егер жүкті тартатын тарту күші 4,5 кДж жұмыс жасаса, массасы 100 кг жүктің жүріп өткен қашықтығын анықтаңдар. Жүк пен жер арасындағы үйкеліс коэффициенті 0,15. Жүктің қозғалысы бірқалыпты болған. Жауаптары: А тобы
Б тобы
С тобы
6.2 Механикалық қуат. 100 жыл бұрын адамдар киімді тек қолмен жуған. Ал қазір ол үшін арнайы киім жуатын машиналар бар. Қане салыстырайық: 5 кг киімді жуу үшін адамдар орта есеппен 50 минут құртады, ал киім жуғыш машина бәрін 25 минутта жуып шығарады. Екі жағдайда да жасалып жатқан бір жұмыс, бірақ жұмысты орындауға жұмсалған уақыттар әртүрлі. (рисунки с инета, на авторские права надо глянуть)   Бұл немен байланысты? Бұл ҚУАТПЕН байланысты. Қуат – жұмыстың орындалу жылдамдығын сипаттайтын физикалық шама. Егер объект жұмысты жылдам орындаса, демек оның қуаты көп, ал егер басқа объект дәл сол жұмысты баяу орындаса, демек оның қуаты аз деп санаймыз. Қуат – скаляр шама, ол «N» әріпімен белгіленеді, ал негізгі өлшем бірлігі Ватт [Вт] болып табылады. Джеймс Ватт – бу қозғалтқышын (бу машинасын) жасап шығарған инженер ғалым. Қуатты екі формуламен есептеуге болады: 1)  мұнда: A – жұмыс [Дж];t – уақыт [c]. 2)  мұнда: F – күш [Н]; – жылдамдық [м/с].1 Вт = 1 Дж / 1 с ЗАДАЧИ НА ОТДЕЛЬНУЮ СТРАНИЦУ А тобы (gжер ≈ 10 Н/кг) 1) Трактор 40 с уақытта 8000 Дж жұмыс атқарды. Трактордың қуатын анықтаңдар. 2) Арсен жаңа автокөлік сатып алды. Бұл автокөліктің тарту күші 8 кН. Автокөліктің 36 км/сағ жылдамдықпен бірқалыпты қозғалған кездегі қуаты қандай? 3) Қуаты 9 кВт “Sony” кір жуғыш машинасы 15 минут ішінде жылдам жуады. Кір жуғыш машина осы уақыт ішінде қандай жұмыс атқарады? 4) Джеймс Ватт жасаған паровоздың қозғалтқышының қуаты 800 кВт. Егер бу қозғалтқышының тарту күші 50 кН болса, паровоз қандай жылдамдықпен қозғалады? 5) Велосипедші қуатын 6 кВт жеткізіп, жол бойында жүріп келеді. Велосипедші 6 МДж жұмыс жасаса, ол қанша уақыт қозғалды? 6) Зымыран ғарышта 432 км/сағ жылдамдықпен бірқалыпты ұшады. Қуаты 480 МВт болған кездегі зымыран қозғалтқышының тарту күшін анықтаңдар. 7) Автокөлік Талдықорғаннан Алматыға қарай 72 км/сағ жылдамдықпен жүріп барады. Егер автокөліктің тарту күші 8000 Н тең болса, оның қуатын анықтаңдар. 8) Бульдог 80 с ішінде 72 кДж жұмыс жасай алады. Иттің қуатын табыңдар. 9) 25 жастағы ұшақтың ұшқышы жаңа қозғалтқышты тесттен өткізіп жатыр. Қуаты 60 кВт қозғалтқыш ұшу кезінде 180 МДж жұмыс жасады. Ұшақ қанша уақыт ұшты? 10) Токио олимпиадасындағы спортшының қуаты 2 кВт жетсе, ол қандай жылдамдықпен жүгірген? Аяқтың жүгіру күші 200 Н. Б тобы (gжер ≈ 10 Н/кг) 1) Әлібек құдықтан массасы 15 кг суы бар шелекті 20 секундта көтерді. Құдықтың тереңдігі 4 м болса, Әлібектің қуаты қандай болады? . 2) Нұрлыбек тауларды бағындыруды шешіп, арқанмен жоғары көтеріле бастады. Егер оның массасы 60 кг, ал бұлшықетінің қуаты 0,9 кВт болса, ол 30 с уақытта қандай биіктікке көтеріледі. 3) Қуаты 16 кВт лифт жүкті 30 м биіктікке көтере бастады. Бұған лифт 2 минут уақыт жұмсады деп есептеп, жүктің массасын анықтаңдар. 4) Қапшағай су қоймасынан 10 л су алуға шешім қабылданды. Су қоймасының тереңдігі 15 м, ал сорғының қуаты 0,3 кВт болса, бұған жұмысшылар қанша уақыт жұмсады? 5) Құрылыс краны бетон плиталарын 0,1 м/с жылдамдықпен ақырын көтереді. Кран моторының қуаты 5 кВт болса, бетон плитаның көлемі қандай? 6) Орманда үлкен өрт болды. Өрт машинасындағы шланг минутына 2000 л су жібере алады. Сорғының қуаты 8 кВт болса, су ағынының максимал биіктігін анықтаңдар. 7) Солтүстік полюсте адамдар иттерге байланған шанамен жүреді. Иттердің қуаты 3 кВт, ал тарту күші 800 Н болса, иттер қанша секундта 2 км қашықтықты жүгіреді? 8) Бензовоздан сорғымен бензин тартады. Сорғының 5 кВт қуатымен 1 минутта қанша литр бензин тартуға болады? Цистерна тереңдігі 2 м. 9) Қозғалтқышының тарту күші 800 Н болатын автокөліктің 1,5 минуттағы қуаты қандай болады? Бұл уақытта автокөлік 1,8 км жол жүріп өтті. 10) Гидравликалық престе ауданы 500 см2 поршеньді 10 см төмен түсетіндей етіп үстінен басты. Мұндай басу кезінде сұйықтыққа 50 кПа қысым түседі. Егер барлық процесс 5 с уақытты алса, престің қуатын анықтаңдар. С тобы (gжер ≈ 10 Н/кг) 1) Көлік массасы 500 кг арбаны бірқалыпты тартады. Көліктің қозғалтқышының қуаты 9 кВт, ал арба дөңгелегі мен жер арасындағы үйкеліс коэффициенті 0,15. Көліктің жылдамдығын анықтаңдар. 2) Жұмысшылар арқанының тарту жылдамдығы 0,5 м/с болатын кранды қолданып, су қоймасын тастан тазалауды шешті. Су қойманың түбінен көлемі 2 м3 тасты көтеру үшін, кранның қуаты қандай болу керек? Тастың тығыздығы 2500 кг/м3. 3) Кран өзен суының түбінен көлемі 2,2 м3 тасты көтереді. Егер өзеннің тереңдігі 3 м, ал кран моторының қуаты 3 кВт болса, тасты көтергенге қанша уақыт жұмсалды? Тастың тығыздығы 2500 кг/м3. 4) Есек арбаны 5 м/с тұрақты жылдамдықпен тартады. Егер есектің қуаты 0,8 кВт жетсе, массасы 20 кг арба мен жер арасындағы үйкеліс коэффициентін табыңдар. 5) 1 минутта қуаты 2 кВт болатын кранмен суы бар бассейннен көтерілген металлдың тығыздығын анықтаңдар. Бассейн тереңдігі 2 м, ал металл көлемі 1,2 м3. 6) Жерде көлемі 1 м3, ұзындығы 4 м мыс балка жатыр. 20 с ішінде балканы тігінен қою үшін қуат қандай болу керек? 7) Ең үлкен круиздік кеме төрт қуатты қозғалтқышы есебінен жүзеді. Бірқалыпты 20 м/с жылдамдықпен жүзу кезіндегі әрқайсысының қуаты 5 МВт. Қозғалтқышының жалпы тарту күші қандай? 8) Қозғалтқышының қуаты 40 кВт тойота маркалы автокөліктің жылдамдығы 20 м/с, ал қозғалтқышының қуаты 30 кВт ниссан маркалы автокөліктің жылдамдығы 10 м/с жетеді. Егер дәл осындай жағдайларда оларды троспен байланыстыратын болса, бұл автокөліктердің жылдамдығын анықтаңдар. 9) Балық аулау кезінде адам балықты 20 см/с жылдамдықпен тартады. Массасы 5 кг балықты ауада тігінен жоғары көтеру кезіндегі адамның қуатын анықтаңдар. Барлық көтеру 4 с алды. 10) Алты қозғалтқышы бар ұшақ 220 м/с жылдамдықпен ұшады. Егер қозғалтқышының жалпы тарту күші 270 кН болса, әр қозғалтқышының қуатын анықтаңдар. Жауаптары: А тобы
Б тобы
С тобы
|
