Реферат. Мощность и механическая работа. Механическая работа
 Скачать 336.25 Kb.
|
|
Механическая работа. В обыденной жизни под понятием "работа" мы понимаем всё. В физике понятие работа несколько иное. Это определенная физическая величина, а значит, ее можно измерить. В физике изучается прежде всего механическая работа. Рассмотрим примеры механической работы: Поезд движется под действием силы тяги электровоза, при этом совершается механическая работа. При выстреле из ружья сила давления пороховых газов совершает работу - перемещает пулю вдоль ствола, скорость пули при этом увеличивается. Из этих примеров видно, что механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы. Механическая работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело (например, сила трения), уменьшает скорость его движения. Желая передвинуть шкаф, мы с силой на него надавливаем, но если он при этом в движение не приходит, то механической работы мы не совершаем. Можно представить себе случай, когда тело движется без участия сил (по инерции), в этом случае механическая работа также не совершается. Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы. Работой, совершаемой постоянной силой F, называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла между векторами силы F и перемещения S: A=FS×cosa Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 ньютон на перемещении 1 метр в направлении действия силы. Если же сила изменяется с течением времени, то для нахождения работы строят график зависимости силы от перемещения и находят площадь фигуры под графиком – это и есть работа:  Примером силы, модуль которой зависит от координаты (перемещения), может служить сила упругости пружины, подчиняющаяся закону Гука (Fупр = kx). За единицу работы принимается работа, совершаемая силой в 1Н, на пути, равном 1 м. Единица работы - джоуль (Дж) названа в честь английского ученого Джоуля. Таким образом, 1 Дж = 1Н · м. Используется также килоджоули (кДж) . 1 кДж = 1000 Дж. Рис. 1  Совершение механической работы происходит при перемещении тела под воздействием силы.Работа возрастает по мере приложения силы и увеличению пути.В данном случае совершение механической работы происходит на картинке 3. Рис. 2  Нет. По рисунку видно, что правый мальчик прикладывает большую силу, следовательно, он совершает большую работу . Рис. 3  Дано: F=2Н; S=0,5 m; A-? Решение:А=F×S=2×0,5m=1 ДжМощность. На совершение одной и той же работы различным двигателям требуется разное время. Например, подъемный кран на стройке за несколько минут поднимает на верхний этаж здания сотни кирпичей. Если бы эти кирпичи перетаскивал рабочий, то ему для этого потребовалось бы несколько часов. Другой пример. Гектар земли лошадь может вспахать за 10-12 ч, трактор же с многолемешным плугом (лемех - часть плуга, подрезающая пласт земли снизу и передающая его на отвал; многолемешный - много лемехов), эту работу выполнит на 40-50 мин. Ясно, что подъемный кран ту же работу совершает быстрее, чем рабочий, а трактор - быстрее чем лошадь. Быстроту выполнения работы характеризуют особой величиной, называемой мощностью. Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью. Мощность P (иногда обозначают буквой N) – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа: P=A÷t За единицу мощности приняли такую мощность, при которой в 1 с совершается работа в Дж. Эта единица называется ваттом (Вт) в честь еще одного английского ученого Уатта. Итак, 1 ватт = 1 джоуль/ 1 секунда, или 1 Вт = 1 Дж/с . Ватт (джоуль в секунду) - Вт ( 1 Дж/с). В технике широко используется более крупные единицы мощности - киловатт (кВт), мегаватт (МВт) . По этой формуле рассчитывается средняя мощность, т.е. мощность обобщенно характеризующая процесс. Итак, работу можно выражать и через мощность: A = Pt (если конечно известна мощность и время совершения работы). Единица мощности называется ватт (Вт) или 1 джоуль за 1 секунду. Если движение равномерное, то: P=Fv×cos a  По этой формуле мы можем рассчитать мгновенную мощность (мощность в данный момент времени), если вместо скорости подставим в формулу значение мгновенной скорости. Как узнать, какую мощность считать? Если в задаче спрашивают мощность в момент времени или в какой-то точке пространства, то считается мгновенная. Если спрашивают про мощность за какой-то промежуток времени или участок пути, то ищите среднюю мощность. |