Մեխանիկայի մեջ աշխատանքը սկալյար մեծություն է: Ինչպե՞ս է չափվում աշխատանքը:

Եթե ​​ուժը գործում է մարմնի վրա, ապա այդ ուժն իսկապես աշխատում է այս մարմինը շարժելու համար: Նախքան աշխատանքը սահմանելը կորագիծ շարժումնյութական կետ, հաշվի առեք հատուկ դեպքեր.

Այս դեպքում մեխանիկական աշխատանք Ա հավասար է.

Ա= F s cos=
,

կամ Ա=Ֆկոս× s = F Ս × s ,

որտեղՖ Ս - պրոյեկցիա ուժ շարժվել. Այս դեպքում Ֆ ս = հաստատ, և երկրաչափական իմաստաշխատանք Ակոորդինատներով կառուցված ուղղանկյան մակերեսն է Ֆ Ս , , ս.

Կառուցենք շարժման ուղղության վրա ուժի պրոյեկցիայի գրաֆիկը Ֆ Սորպես տեղաշարժի ֆունկցիա s. Մենք ներկայացնում ենք ընդհանուր տեղաշարժը որպես n փոքր տեղաշարժերի գումար
. Փոքրերի համար ես -րդ տեղաշարժը
աշխատանքն է

կամ նկարում գտնվող ստվերային տրապիզոնի տարածքը:

Ամբողջական մեխանիկական աշխատանքշարժվելով կետից 1 հենց 2 հավասար կլինի՝

.

Ինտեգրալի տակ գտնվող արժեքը կներկայացնի տարրական աշխատանքը անսահման փոքր տեղաշարժի վրա
:

- հիմնական աշխատանք.

Նյութական կետի շարժման հետագիծը բաժանում ենք անվերջ փոքր տեղաշարժերի և ուժի աշխատանքը նյութական կետը կետից տեղափոխելով 1 հենց 2 սահմանվում է որպես կորագիծ ինտեգրալ.

–աշխատել կորագիծ շարժումով.

Օրինակ 1: Ձգողության աշխատանքը
նյութական կետի կորագիծ շարժման ժամանակ։

.

Հետագա որպես հաստատուն արժեք կարելի է դուրս բերել ինտեգրալ նշանից, իսկ ինտեգրալը ըստ նկարի կներկայացնի ամբողջական տեղաշարժ . .

Եթե ​​նշենք կետի բարձրությունը 1 երկրի մակերևույթից միջով , և կետի բարձրությունը 2 միջոցով , ապա

Մենք տեսնում ենք, որ այս դեպքում աշխատանքը որոշվում է նյութական կետի դիրքով ժամանակի սկզբնական և վերջնական պահերին և կախված չէ հետագծի կամ ուղու ձևից։ Փակ ճանապարհով ծանրության ուժով կատարված աշխատանքը զրո է.
.

Այն ուժերը, որոնց աշխատանքը փակ ճանապարհի վրա զրո է, կոչվում ենպահպանողական .

Օրինակ 2 Շփման ուժի աշխատանքը:

Սա ոչ պահպանողական ուժի օրինակ է։ Դա ցույց տալու համար բավական է դիտարկել շփման ուժի տարրական աշխատանքը.

,

դրանք. Շփման ուժի աշխատանքը միշտ բացասական է և փակ ճանապարհի վրա չի կարող հավասար լինել զրոյի: Ժամանակի միավորով կատարված աշխատանքը կոչվում է ուժ. Եթե ​​ժամանակին
աշխատանքն արված է
, ապա իշխանությունն է

–մեխանիկական հզորություն.

Ընդունելով
ինչպես

,

մենք ստանում ենք իշխանության արտահայտությունը.

.

SI աշխատանքի միավորը ջոուլն է.
= 1 J = 1 N 1 մ, իսկ հզորության միավորը վտ է՝ 1 Վտ = 1 Ջ/վ։

մեխանիկական էներգիա.

Էներգիան բոլոր տեսակի նյութերի փոխազդեցության շարժման ընդհանուր քանակական միջոց է։ Էներգիան չի անհետանում և չի առաջանում ոչնչից. այն կարող է անցնել միայն մի ձևից մյուսը: Էներգիայի հասկացությունը միավորում է բնության բոլոր երևույթները: Ըստ նյութի շարժման տարբեր ձևերի՝ դիտարկվում են էներգիայի տարբեր տեսակներ՝ մեխանիկական, ներքին, էլեկտրամագնիսական, միջուկային և այլն։

Էներգիա և աշխատանք հասկացությունները սերտորեն կապված են միմյանց հետ։ Հայտնի է, որ աշխատանք է կատարվում էներգիայի պաշարի հաշվին եւ հակառակը, աշխատանք կատարելով, հնարավոր է ցանկացած սարքի մեջ ավելացնել էներգիայի պաշարը։ Այլ կերպ ասած, աշխատանքը էներգիայի փոփոխության քանակական միջոց է.

.

Էներգիան, ինչպես նաև աշխատանքը SI-ում չափվում է ջոուլներով. Ե]=1 Ջ.

Մեխանիկական էներգիան երկու տեսակի է՝ կինետիկ և պոտենցիալ։

Կինետիկ էներգիա (կամ շարժման էներգիան) որոշվում է դիտարկվող մարմինների զանգվածներով և արագություններով։ Դիտարկենք նյութական կետը, որը շարժվում է ուժի ազդեցությամբ . Այս ուժի աշխատանքը մեծացնում է նյութական կետի կինետիկ էներգիան
. Եկեք այս դեպքում հաշվարկենք կինետիկ էներգիայի փոքր աճը (դիֆերենցիալը).

Հաշվարկելիս
օգտագործելով Նյուտոնի երկրորդ օրենքը
, Ինչպես նաեւ
- նյութական կետի արագության մոդուլը. Հետո
կարող է ներկայացվել որպես.

-

- շարժվող նյութական կետի կինետիկ էներգիա.

Այս արտահայտությունը բազմապատկելով և բաժանելով
, և հաշվի առնելով այն
, ստանում ենք

-

- Շարժվող նյութական կետի իմպուլսի և կինետիկ էներգիայի միջև կապը.

Պոտենցիալ էներգիա (կամ մարմինների դիրքի էներգիան) որոշվում է մարմնի վրա պահպանողական ուժերի ազդեցությամբ և կախված է միայն մարմնի դիրքից. .

Մենք տեսանք, որ ձգողականության աշխատանքը
նյութական կետի կորագիծ շարժումով
կարող է ներկայացվել որպես ֆունկցիայի արժեքների տարբերություն
վերցված կետում 1 և կետում 2 :

.

Ստացվում է, որ երբ ուժերը պահպանողական են, այդ ուժերի աշխատանքը ճանապարհին է 1
2 կարող է ներկայացվել որպես.

.

Գործառույթ , որը կախված է միայն մարմնի դիրքից, կոչվում է պոտենցիալ էներգիա.

Հետո տարրական աշխատանքի համար մենք ստանում ենք

–աշխատանքը հավասար է պոտենցիալ էներգիայի կորստի.

Հակառակ դեպքում, կարելի է ասել, որ աշխատանքը կատարվում է պոտենցիալ էներգիայի պաշարի հաշվին։

արժեք , որը հավասար է մասնիկի կինետիկ և պոտենցիալ էներգիաների գումարին, կոչվում է մարմնի ընդհանուր մեխանիկական էներգիա.

–մարմնի ընդհանուր մեխանիկական էներգիան.

Եզրափակելով, մենք նշում ենք, որ օգտագործելով Նյուտոնի երկրորդ օրենքը
, կինետիկ էներգիայի դիֆերենցիալ
կարող է ներկայացվել որպես.

.

Պոտենցիալ էներգիայի դիֆերենցիալ
Ինչպես նշվեց վերևում, հավասար է.

.

Այսպիսով, եթե իշխանությունը պահպանողական ուժ է, և այլ արտաքին ուժեր չկան, ուրեմն , այսինքն. այս դեպքում մարմնի ընդհանուր մեխանիկական էներգիան պահպանվում է։

AT Առօրյա կյանքՄենք հաճախ ենք հանդիպում աշխատանք հասկացության։ Ի՞նչ է նշանակում այս բառը ֆիզիկայում և ինչպե՞ս որոշել առաձգական ուժի աշխատանքը: Այս հարցերի պատասխանները կգտնեք հոդվածում։

մեխանիկական աշխատանք

Աշխատանքը սկալյար հանրահաշվական մեծություն է, որը բնութագրում է ուժի և տեղաշարժի փոխհարաբերությունները: Եթե ​​այս երկու փոփոխականների ուղղությունը համընկնում է, ապա այն հաշվարկվում է հետևյալ բանաձևով.

• Ֆ- ուժի վեկտորի մոդուլը, որը կատարում է աշխատանքը.
• Ս- տեղաշարժի վեկտորային մոդուլ:

Մարմնի վրա ազդող ուժը միշտ չէ, որ աշխատում է։ Օրինակ՝ ձգողականության աշխատանքը զրոյական է, եթե նրա ուղղությունը ուղղահայաց է մարմնի շարժմանը։

Եթե ​​ուժի վեկտորը տեղաշարժի վեկտորի հետ կազմում է ոչ զրոյական անկյուն, ապա աշխատանքը որոշելու համար պետք է օգտագործել մեկ այլ բանաձև.

A=FScosα

α - ուժի և տեղաշարժի վեկտորների միջև անկյուն:

Նշանակում է, մեխանիկական աշխատանք տեղաշարժի ուղղության և տեղաշարժման մոդուլի վրա ուժի պրոյեկցիայի արտադրյալն է կամ ուժի ուղղության և այս ուժի մոդուլի վրա տեղաշարժի պրոյեկցիայի արտադրյալը։

մեխանիկական աշխատանքի նշան

Կախված մարմնի տեղաշարժի նկատմամբ ուժի ուղղությունից՝ Ա աշխատանքը կարող է լինել.

• դրական (0°≤ α<90°);
• բացասական (90°<α≤180°);
• զրո (α=90°):

Եթե ​​A>0, ապա մարմնի արագությունը մեծանում է: Օրինակ՝ ծառից գետնին ընկած խնձորն է: Համար<0 сила препятствует ускорению тела. Например, действие силы трения скольжения.

SI-ում (Միավորների միջազգային համակարգ) աշխատանքի չափման միավորը Ջուլն է (1N*1m=J): Ջուլը ուժի աշխատանք է, որի արժեքը 1 Նյուտոն է, երբ մարմինը շարժվում է 1 մետր ուժի ուղղությամբ։

Առաձգական ուժի աշխատանքը

Ուժի աշխատանքը կարելի է որոշել նաև գրաֆիկորեն։ Դրա համար հաշվարկվում է F s (x) գրաֆիկի տակ գտնվող կորագիծ գործչի տարածքը:

Այսպիսով, զսպանակի երկարացումից առաձգական ուժի կախվածության գրաֆիկի համաձայն կարելի է բխել առաձգական ուժի աշխատանքի բանաձեւը։

Այն հավասար է.

A=kx 2 /2

• կ- կոշտություն;
• x- բացարձակ երկարացում.

Ի՞նչ ենք մենք սովորել:

Մեխանիկական աշխատանք է կատարվում, երբ մարմնի վրա ուժ է գործում, որը հանգեցնում է մարմնի շարժմանը։ Կախված այն անկյունից, որը տեղի է ունենում ուժի և տեղաշարժի միջև, աշխատանքը կարող է լինել զրո կամ ունենալ բացասական կամ դրական նշան: Օգտագործելով առաձգական ուժը որպես օրինակ՝ դուք իմացաք աշխատանքը որոշելու գրաֆիկական եղանակի մասին:

Գրեթե բոլորը, առանց վարանելու, կպատասխանեն՝ երկրորդում. Եվ նրանք կսխալվեն։ Դեպքը ճիշտ հակառակն է. Ֆիզիկայի մեջ նկարագրված է մեխանիկական աշխատանքը հետևյալ սահմանումները.մեխանիկական աշխատանք կատարվում է, երբ մարմնի վրա ուժ է գործում և այն շարժվում է։ Մեխանիկական աշխատանքն ուղիղ համեմատական ​​է կիրառվող ուժին և անցած ճանապարհին:

Մեխանիկական աշխատանքի բանաձև

Մեխանիկական աշխատանքը որոշվում է բանաձևով.

որտեղ A-ն աշխատանք է, F-ն ուժ է, s-ն անցած ճանապարհն է:

ՊՈՏԵՆՑԻԱԼ(պոտենցիալ ֆունկցիա), հասկացություն, որը բնութագրում է ֆիզիկական ուժային դաշտերի լայն դասը (էլեկտրական, գրավիտացիոն և այլն) և, ընդհանրապես, վեկտորներով ներկայացված ֆիզիկական մեծությունների դաշտերը (հեղուկի արագության դաշտ և այլն)։ Ընդհանուր դեպքում վեկտորային դաշտի ներուժը a( x,y,զ) այսպիսի սկալյար ֆունկցիա է u(x,y,զ) որ ա=գրադ

35. Հաղորդիչներ էլեկտրական դաշտում. Էլեկտրական հզորություն.հաղորդիչներ էլեկտրական դաշտում.Հաղորդիչները նյութեր են, որոնք բնութագրվում են դրանցում մեծ քանակությամբ ազատ լիցքակիրների առկայությամբ, որոնք կարող են շարժվել էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ։ Հաղորդիչները ներառում են մետաղներ, էլեկտրոլիտներ, ածուխ: Մետաղներում ազատ լիցքերի կրիչները ատոմների արտաքին թաղանթների էլեկտրոններն են, որոնք, երբ ատոմները փոխազդում են, ամբողջովին կորցնում են իրենց կապը «իրենց» ատոմների հետ և դառնում են ամբողջ հաղորդիչի սեփականությունը որպես ամբողջություն։ Ազատ էլեկտրոնները գազի մոլեկուլների նման մասնակցում են ջերմային շարժմանը և կարող են շարժվել մետաղի միջով ցանկացած ուղղությամբ: Էլեկտրական հզորություն- հաղորդիչի բնութագիր, էլեկտրական լիցք կուտակելու ունակության չափանիշ: Էլեկտրական սխեմաների տեսության մեջ հզորությունը երկու հաղորդիչների միջև փոխադարձ հզորությունն է. էլեկտրական շղթայի կոնդենսիվ տարրի պարամետրը, որը ներկայացված է երկու տերմինալային ցանցի տեսքով: Նման հզորությունը սահմանվում է որպես էլեկտրական լիցքի մեծության հարաբերակցություն այս հաղորդիչների միջև պոտենցիալ տարբերությանը:

36. Տափակ կոնդենսատորի հզորություն:

Հարթ կոնդենսատորի հզորություն:

Դա. հարթ կոնդենսատորի հզորությունը կախված է միայն դրա չափից, ձևից և դիէլեկտրական հաստատունից: Բարձր հզորությամբ կոնդենսատոր ստեղծելու համար անհրաժեշտ է մեծացնել թիթեղների մակերեսը և նվազեցնել դիէլեկտրական շերտի հաստությունը:

37. Վակուումում հոսանքների մագնիսական փոխազդեցությունը: Ամպերի օրենքը.Ամպերի օրենքը. 1820 թվականին Ամպերը (ֆրանսիացի գիտնական (1775-1836)) փորձնականորեն սահմանեց օրենք, որով կարելի է հաշվարկել. ուժ, որը գործում է հոսանքի երկարությամբ հաղորդիչի տարրի վրա.

որտեղ է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը, հոսանքի ուղղությամբ գծված հաղորդիչի երկարության տարրի վեկտորն է:

Ուժի մոդուլ, որտեղ անկյունն է հաղորդիչում հոսանքի ուղղության և մագնիսական դաշտի ուղղության միջև: Միատեսակ դաշտում հոսանքով ուղիղ հաղորդիչի համար

Գործող ուժի ուղղությունը կարելի է որոշել՝ օգտագործելով ձախ ձեռքի կանոններ:

Եթե ​​ձախ ձեռքի ափը տեղադրված է այնպես, որ մագնիսական դաշտի նորմալ (հոսանքի) բաղադրիչը մտնի ափի մեջ, և չորս ձգված մատները ուղղվեն հոսանքի երկայնքով, ապա բթամատը ցույց կտա այն ուղղությունը, որով գործում է ամպերի ուժը: .

38. Մագնիսական դաշտի ուժը. Բիոտ-Սավարտ-Լապլասի օրենքըՄագնիսական դաշտի ուժը(ստանդարտ նշանակում Հ ) - վեկտոր ֆիզիկական քանակություն, հավասար է վեկտորի տարբերությանը մագնիսական ինդուկցիա Բ և մագնիսացման վեկտոր Ջ .

AT Միավորների միջազգային համակարգ (SI): որտեղ- մագնիսական հաստատուն.

BSL օրենք.Օրենքը, որը որոշում է առանձին ընթացիկ տարրի մագնիսական դաշտը

39. Biot-Savart-Laplace օրենքի կիրառությունները.Ուղղակի հոսանքի դաշտի համար

Շրջանաձև օղակի համար:

Եվ էլեկտրամագնիսական սարքի համար

40. Մագնիսական դաշտի ինդուկցիաՄագնիսական դաշտը բնութագրվում է վեկտորային մեծությամբ, որը կոչվում է մագնիսական դաշտի ինդուկցիա (վեկտորային մեծություն, որը տարածության տվյալ կետում մագնիսական դաշտին բնորոշ ուժն է)։ MI. (Բ) սա հաղորդիչների վրա ազդող ուժ չէ, այն մեծություն է, որը հայտնաբերվում է տվյալ ուժի միջոցով հետևյալ բանաձևի համաձայն. B \u003d F / (I * l) (Բառացիորեն. MI վեկտորային մոդուլ. (B) հավասար է F ուժի մոդուլի հարաբերակցությանը, որով մագնիսական դաշտը գործում է հոսանք կրող հաղորդիչի վրա, որը գտնվում է մագնիսական գծերին ուղղահայաց, I հաղորդիչի հոսանքի ուժին և հաղորդիչի երկարությանը l։Մագնիսական ինդուկցիան կախված է միայն մագնիսական դաշտից: Այս առումով ինդուկցիան կարելի է համարել մագնիսական դաշտի քանակական բնութագիր։ Այն որոշում է, թե ինչ ուժով (Լորենցի ուժ) է մագնիսական դաշտը գործում արագությամբ շարժվող լիցքի վրա։ MI-ն չափվում է Tesla-ում (1 T): Այս դեպքում 1 Tl \u003d 1 N / (A * m): MI-ն ունի ուղղություն. Գրաֆիկորեն այն կարելի է գծել որպես գծեր: Միատեսակ մագնիսական դաշտում MI-ները զուգահեռ են, և MI վեկտորը նույն կերպ կուղղվի բոլոր կետերում: Ոչ միատեսակ մագնիսական դաշտի դեպքում, օրինակ՝ հոսանք ունեցող հաղորդիչի շուրջ դաշտը, հաղորդիչի շուրջ տարածության յուրաքանչյուր կետում մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը կփոխվի, և այս վեկտորի շոշափումները կստեղծեն հաղորդիչի շուրջ համակենտրոն շրջաններ:

41. Մասնիկի շարժումը մագնիսական դաշտում. Լորենցի ուժ.ա) - Եթե մասնիկը թռչում է միասնական մագնիսական դաշտի տարածք, և V վեկտորը ուղղահայաց է B վեկտորին, ապա այն շարժվում է R=mV/qB շառավղով շրջանով, քանի որ Լորենցի ուժը Fl=mV^2 է։ /R-ն կենտրոնաձիգ ուժի դեր է խաղում: Հեղափոխության ժամանակաշրջանը T=2piR/V=2pim/qB է և կախված չէ մասնիկի արագությունից (սա ճիշտ է միայն V-ի համար.<<скорости света) - Если угол между векторами V и B не равен 0 и 90 градусов, то частица в однородном магнитном поле движется по винтовой линии. - Если вектор V параллелен B, то частица движется по прямой линии (Fл=0). б) Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца.

L.-ի ուժը որոշվում է հարաբերությամբ. V վեկտորը և վեկտորը B) Լորենցի ուժը ուղղահայաց է արագությանը և հետևաբար այն չի գործում, չի փոխում լիցքի արագության մոդուլը և նրա կինետիկ էներգիան։ Բայց արագության ուղղությունը անընդհատ փոխվում է։ Լորենցի ուժը ուղղահայաց է B և v վեկտորներին, և դրա ուղղությունը որոշվում է ձախ ձեռքի նույն կանոնով, ինչ Ամպերի ուժի ուղղությունը. լիցքավորման արագությունը, մտնում է ափի մեջ, և չորս մատները ուղղված են դրական լիցքի շարժման երկայնքով (բացասականի շարժման դեմ), այնուհետև 90 աստիճանով թեքված բութ մատը ցույց կտա F l լիցքի վրա ազդող Լորենցի ուժի ուղղությունը։ .

Շարժման էներգետիկ բնութագրերը բնութագրելու համար ներդրվեց մեխանիկական աշխատանք հասկացությունը։ Եվ հենց նրան է իր տարբեր դրսեւորումներով հոդվածը նվիրված։ Թեման հասկանալը և՛ հեշտ է, և՛ բավականին բարդ: Հեղինակն անկեղծորեն փորձել է այն դարձնել ավելի հասկանալի ու հասկանալի, և մնում է հուսալ, որ նպատակը իրականացվել է։

Ի՞նչ է մեխանիկական աշխատանքը:

Ինչ է դա կոչվում: Եթե ​​մարմնի վրա ինչ-որ ուժ է գործում, և այդ ուժի գործողության արդյունքում մարմինը շարժվում է, ապա դա կոչվում է մեխանիկական աշխատանք։ Գիտական ​​փիլիսոփայության տեսանկյունից մոտենալու դեպքում այստեղ կարելի է առանձնացնել մի քանի լրացուցիչ ասպեկտներ, սակայն հոդվածը կներառի թեման ֆիզիկայի տեսանկյունից: Մեխանիկական աշխատանքը դժվար չէ, եթե ուշադիր մտածեք այստեղ գրված բառերի մասին։ Բայց «մեխանիկական» բառը սովորաբար չի գրվում, ու ամեն ինչ կրճատվում է «աշխատանք» բառի վրա։ Բայց ամեն աշխատանք չէ, որ մեխանիկական է: Այստեղ մի մարդ նստած մտածում է. Արդյոք դա աշխատում է: Հոգեպես այո! Բայց արդյո՞ք դա մեխանիկական աշխատանք է։ Ոչ Իսկ եթե մարդը քայլում է: Եթե ​​մարմինը շարժվում է ուժի ազդեցությամբ, ապա սա մեխանիկական աշխատանք է։ Ամեն ինչ պարզ է. Այսինքն՝ մարմնի վրա ազդող ուժը (մեխանիկական) աշխատում է։ Եվ ևս մեկ բան. դա աշխատանք է, որը կարող է բնութագրել որոշակի ուժի գործողության արդյունքը։ Այսպիսով, եթե մարդը քայլում է, ապա որոշակի ուժեր (շփում, ձգողականություն և այլն) մեխանիկական աշխատանք են կատարում մարդու վրա, և նրանց գործողության արդյունքում մարդը փոխում է իր գտնվելու վայրը, այլ կերպ ասած՝ շարժվում է։

Աշխատանքը որպես ֆիզիկական մեծություն հավասար է մարմնի վրա ազդող ուժին, որը բազմապատկվում է այս ուժի ազդեցության տակ մարմնի անցած ճանապարհով և նրա կողմից նշված ուղղությամբ: Կարելի է ասել, որ մեխանիկական աշխատանք է կատարվել, եթե միաժամանակ 2 պայման է պահպանվել՝ ուժը գործել է մարմնի վրա, և այն շարժվել է իր գործողության ուղղությամբ։ Բայց դա չի կատարվել կամ չի կատարվում, եթե ուժը գործել է, և մարմինը չի փոխել իր տեղը կոորդինատային համակարգում։ Ահա փոքր օրինակներ, որտեղ մեխանիկական աշխատանք չի կատարվում.

1. Այսպիսով, մարդը կարող է ընկնել հսկայական քարի վրա, որպեսզի այն տեղափոխի, բայց ուժը բավարար չէ: Ուժը գործում է քարի վրա, բայց այն չի շարժվում, և աշխատանք չի առաջանում։
2. Մարմինը շարժվում է կոորդինատային համակարգում, և ուժը հավասար է զրոյի կամ դրանք բոլորը փոխհատուցվում են։ Սա կարելի է նկատել իներցիոն շարժման ժամանակ։
3. Երբ մարմնի շարժման ուղղությունը ուղղահայաց է ուժին. Երբ գնացքը շարժվում է հորիզոնական գծով, ձգողության ուժն իր աշխատանքը չի կատարում։

Կախված որոշակի պայմաններից, մեխանիկական աշխատանքը կարող է լինել բացասական և դրական: Այսպիսով, եթե ուղղություններն ու ուժերը, մարմնի շարժումները նույնն են, ապա դրական աշխատանք է տեղի ունենում: Դրական աշխատանքի օրինակ է ձգողականության ազդեցությունն ընկնող ջրի կաթիլի վրա: Բայց եթե շարժման ուժն ու ուղղությունը հակառակ են, ապա տեղի է ունենում բացասական մեխանիկական աշխատանք։ Նման տարբերակի օրինակ է վեր բարձրացող օդապարիկը և ձգողականությունը, որը բացասական աշխատանք է կատարում։ Երբ մարմինը ենթարկվում է մի քանի ուժերի ազդեցության, նման աշխատանքը կոչվում է «արդյունք ուժի աշխատանք»։

Գործնական կիրառման առանձնահատկությունները (կինետիկ էներգիա)

Տեսականից անցնում ենք գործնական մասի։ Առանձին-առանձին պետք է խոսել մեխանիկական աշխատանքի և ֆիզիկայում դրա օգտագործման մասին։ Ինչպես շատերը հավանաբար հիշում էին, մարմնի ողջ էներգիան բաժանվում է կինետիկ և պոտենցիալ: Երբ առարկան գտնվում է հավասարակշռության մեջ և ոչ մի տեղ չի շարժվում, նրա պոտենցիալ էներգիան հավասար է ընդհանուր էներգիային, իսկ կինետիկ էներգիան՝ զրո։ Երբ շարժումը սկսվում է, պոտենցիալ էներգիան սկսում է նվազել, կինետիկ էներգիան մեծանում է, բայց ընդհանուր առմամբ դրանք հավասար են օբյեկտի ընդհանուր էներգիային։ Նյութական կետի համար կինետիկ էներգիան սահմանվում է որպես այն ուժի աշխատանքը, որն արագացրել է կետը զրոյից մինչև H արժեքը, իսկ բանաձևի տեսքով մարմնի կինետիկան ½ * M * H է, որտեղ M-ը զանգվածն է: Բազմաթիվ մասնիկներից բաղկացած առարկայի կինետիկ էներգիան պարզելու համար հարկավոր է գտնել մասնիկների ամբողջ կինետիկ էներգիայի գումարը, և դա կլինի մարմնի կինետիկ էներգիան։

Գործնական կիրառման առանձնահատկությունները (պոտենցիալ էներգիա)

Այն դեպքում, երբ մարմնի վրա ազդող բոլոր ուժերը պահպանողական են, իսկ պոտենցիալ էներգիան հավասար է ընդհանուրին, ապա աշխատանք չի կատարվում։ Այս պոստուլատը հայտնի է որպես մեխանիկական էներգիայի պահպանման օրենք։ Փակ համակարգում մեխանիկական էներգիան հաստատուն է ժամանակային միջակայքում: Պահպանման օրենքը լայնորեն օգտագործվում է դասական մեխանիկայի խնդիրներ լուծելու համար:

Գործնական կիրառման առանձնահատկությունները (թերմոդինամիկա)

Թերմոդինամիկայի մեջ ընդլայնման ժամանակ գազի կատարած աշխատանքը հաշվարկվում է ճնշման ինտեգրալով՝ բազմապատկելով ծավալով։ Այս մոտեցումը կիրառելի է ոչ միայն այն դեպքերում, երբ առկա է ծավալի ճշգրիտ ֆունկցիա, այլ նաև բոլոր գործընթացների համար, որոնք կարող են ցուցադրվել ճնշում/ծավալ հարթությունում: Մեխանիկական աշխատանքի իմացությունը կիրառվում է նաև ոչ միայն գազերի, այլ այն ամենի նկատմամբ, ինչը կարող է ճնշում գործադրել։

Գործնական կիրառման առանձնահատկությունները (տեսական մեխանիկա)

Տեսական մեխանիկայում վերը նկարագրված բոլոր հատկությունները և բանաձևերը դիտարկվում են ավելի մանրամասն, մասնավորապես, դրանք կանխատեսումներ են: Նա նաև տալիս է իր սահմանումը մեխանիկական աշխատանքի տարբեր բանաձևերի համար (Ռիմեր ինտեգրալի սահմանման օրինակ). այն սահմանը, որին ձգտում է տարրական աշխատանքի բոլոր ուժերի գումարը, երբ բաժանման նուրբությունը ձգտում է զրոյի, կոչվում է. ուժի աշխատանքը կորի երկայնքով: Հավանաբար դժվար է. Բայց ոչինչ, տեսական մեխանիկայի հետ ամեն ինչ։ Այո, և բոլոր մեխանիկական աշխատանքները, ֆիզիկան և այլ դժվարություններ ավարտված են։ Այնուհետև կլինեն միայն օրինակներ և եզրակացություն։

Մեխանիկական աշխատանքի միավորներ

SI-ն օգտագործում է ջոուլներ աշխատանքը չափելու համար, մինչդեռ GHS-ն օգտագործում է ergs.

1. 1 J = 1 կգ մ²/վ² = 1 Նմ
2. 1 erg = 1 գ սմ²/s² = 1 դին սմ
3. 1 erg = 10 −7 J

Մեխանիկական աշխատանքի օրինակներ

Որպեսզի վերջապես հասկանաք այնպիսի հասկացություն, ինչպիսին է մեխանիկական աշխատանք, դուք պետք է ուսումնասիրեք մի քանի առանձին օրինակներ, որոնք թույլ կտան ձեզ դիտարկել այն շատ, բայց ոչ բոլոր կողմերից.

1. Երբ մարդը ձեռքերով քար է բարձրացնում, ապա ձեռքերի մկանային ուժի օգնությամբ տեղի է ունենում մեխանիկական աշխատանք.
2. Երբ գնացքը շարժվում է ռելսերի երկայնքով, այն քաշվում է տրակտորի ձգողական ուժով (էլեկտրաքարշ, դիզելային լոկոմոտիվ և այլն);
3. Եթե ​​վերցնեք հրացանը և կրակեք դրանից, ապա ճնշման ուժի շնորհիվ, որը կստեղծեն փոշու գազերը, աշխատանք կկատարվի. ;
4. Գոյություն ունի նաև մեխանիկական աշխատանք, երբ շփման ուժը ազդում է մարմնի վրա՝ ստիպելով նվազեցնել իր շարժման արագությունը.
5. Գնդակների վերը նշված օրինակը, երբ նրանք հակառակ ուղղությամբ են բարձրանում ձգողականության ուղղությամբ, նույնպես մեխանիկական աշխատանքի օրինակ է, բայց բացի ձգողականությունից, Արքիմեդի ուժը գործում է նաև այն դեպքում, երբ ամեն ինչ օդից թեթև է բարձրանում:

Ի՞նչ է իշխանությունը:

Վերջում ուզում եմ անդրադառնալ իշխանության թեմային։ Ժամանակի մեկ միավորում ուժի կատարած աշխատանքը կոչվում է ուժ։ Իրականում հզորությունը այնպիսի ֆիզիկական մեծություն է, որը աշխատանքի հարաբերակցության արտացոլումն է որոշակի ժամանակահատվածի, որի ընթացքում կատարվել է այս աշխատանքը. SI հզորության միավորը 1 վտ է: Վտ-ը հավասար է այն հզորությանը, որը մեկ վայրկյանում կատարում է մեկ ջոուլի աշխատանքը՝ 1 Վտ = 1Ջ \ 1 վրկ։

Մեր ամենօրյա փորձի մեջ «աշխատանք» բառը շատ տարածված է։ Բայց պետք է տարբերել ֆիզիոլոգիական աշխատանքն ու աշխատանքը ֆիզիկայի գիտության տեսանկյունից։ Երբ դասից տուն եք գալիս, ասում եք. «Ախ, ինչ հոգնած եմ»: Սա ֆիզիոլոգիական աշխատանք է: Կամ, օրինակ, թիմի աշխատանքը «Շաղգամ» ժողովրդական հեքիաթում։

Նկ 1. Աշխատանք բառի առօրյա իմաստով

Այստեղ մենք կխոսենք աշխատանքի մասին ֆիզիկայի տեսանկյունից։

Մեխանիկական աշխատանք է կատարվում, երբ ուժը շարժում է մարմինը։ Աշխատանքը նշվում է լատիներեն A տառով: Աշխատանքի ավելի խիստ սահմանումը հետևյալն է.

Ուժի աշխատանքը ֆիզիկական մեծություն է, որը հավասար է ուժի մեծության և մարմնի անցած տարածության արտադրյալին ուժի ուղղությամբ։

Նկար 2. Աշխատանքը ֆիզիկական մեծություն է

Բանաձևը վավեր է, երբ մարմնի վրա մշտական ​​ուժ է գործում:

Միջազգային SI միավորների համակարգում աշխատանքը չափվում է ջոուլներով։

Սա նշանակում է, որ եթե 1 նյուտոն ուժի ազդեցությամբ մարմինը շարժվում է 1 մետրով, ապա այդ ուժով կատարվում է 1 ջոուլ աշխատանք։

Աշխատանքային միավորն անվանվել է անգլիացի գիտնական Ջեյմս Պրեսկոտ Ջուլի անունով։

Նկար 3. Ջեյմս Պրեսկոտ Ջուլ (1818 - 1889)

Աշխատանքի հաշվարկման բանաձևից հետևում է, որ կա երեք դեպք, երբ աշխատանքը հավասար է զրոյի.

Առաջին դեպքն այն է, երբ մարմնի վրա ուժ է գործում, բայց մարմինը չի շարժվում։ Օրինակ՝ տան վրա գործում է ծանրության հսկայական ուժ։ Բայց նա չի աշխատում, քանի որ տունն անշարժ է։

Երկրորդ դեպքն այն է, երբ մարմինը շարժվում է իներցիայով, այսինքն՝ նրա վրա ուժեր չեն գործում։ Օրինակ՝ տիեզերանավը շարժվում է միջգալակտիկական տարածության մեջ։

Երրորդ դեպքն այն է, երբ մարմնի վրա ուժ է գործում մարմնի շարժման ուղղությանը ուղղահայաց։ Այս դեպքում թեև մարմինը շարժվում է, և ուժը գործում է նրա վրա, բայց մարմնի շարժում չկա ուժի ուղղությամբ.

Նկար 4. Երեք դեպք, երբ աշխատանքը հավասար է զրոյի

Պետք է ասել նաև, որ ուժի աշխատանքը կարող է բացասական լինել։ Այդպես կլինի, եթե մարմնի շարժումը տեղի ունենա ուժի ուղղության դեմ. Օրինակ, երբ կռունկը մալուխով գետնից բարձր բեռ է բարձրացնում, ձգողականության աշխատանքը բացասական է (իսկ մալուխի վերընթաց ուժի աշխատանքը, ընդհակառակը, դրական է)։

Ենթադրենք, շինարարական աշխատանքներ կատարելիս փոսը պետք է ծածկված լինի ավազով։ Դա անելու համար էքսկավատորին մի քանի րոպե կպահանջվեր, իսկ բահով աշխատողը պետք է աշխատի մի քանի ժամ։ Բայց և՛ էքսկավատորը, և՛ բանվորը կկատարեին նույն աշխատանքը.

Նկար 5. Նույն աշխատանքը կարող է կատարվել տարբեր ժամանակներում

Ֆիզիկայի մեջ աշխատանքի արագությունը բնութագրելու համար օգտագործվում է հզորություն կոչվող մեծություն։

Հզորությունը ֆիզիկական մեծություն է, որը հավասար է աշխատանքի և դրա կատարման ժամանակի հարաբերությանը:

Հզորությունը նշվում է լատինական տառով Ն.

SI հզորության միավորը վտն է:

Մեկ վտ-ն այն հզորությունն է, որով մեկ ջոուլ աշխատանք է կատարվում մեկ վայրկյանում:

Հզորության միավորն անվանվել է անգլիացի գիտնական և շոգեմեքենայի գյուտարար Ջեյմս Ուոթի պատվին։

Նկար 6. Ջեյմս Ուոթ (1736 - 1819)

Աշխատանքի հաշվարկման բանաձևը միացրեք հզորության հաշվարկման բանաձևին:

Այժմ հիշեք, որ մարմնի անցած ճանապարհի հարաբերակցությունը, Ս, շարժման ժամանակ տմարմնի արագությունն է v.

Այսպիսով, հզորությունը հավասար է ուժի թվային արժեքի և ուժի ուղղությամբ մարմնի արագության արտադրյալին.

Այս բանաձևը հարմար է օգտագործել այն խնդիրների լուծման ժամանակ, որոնցում ուժ է գործում հայտնի արագությամբ շարժվող մարմնի վրա։

Մատենագիտություն

1. Լուկաշիկ Վ.Ի., Իվանովա Է.Վ. Ֆիզիկայի առաջադրանքների ժողովածու ուսումնական հաստատությունների 7-9-րդ դասարանների համար. - 17-րդ հրատ. - Մ.: Լուսավորություն, 2004:
2. Պերիշկին Ա.Վ. Ֆիզիկա. 7 բջիջ - 14-րդ հրատ., կարծրատիպ. - Մ.: Բուստարդ, 2010 թ.
3. Պերիշկին Ա.Վ. Ֆիզիկայի խնդիրների ժողովածու, 7-9 դասարաններ. 5-րդ հրատ., կարծրատիպ. - Մ: Քննության հրատարակչություն, 2010 թ.

1. Ինտերնետ պորտալ Physics.ru ():
2. Ինտերնետ պորտալ Festival.1september.ru ():
3. Ինտերնետ պորտալ Fizportal.ru ().
4. Ինտերնետ պորտալ Elkin52.narod.ru ().

Տնային աշխատանք

1. Ե՞րբ է աշխատանքը հավասար զրոյի:
2. Ի՞նչ աշխատանք է կատարվում ուժի ուղղությամբ անցած ճանապարհի վրա: Հակառակ ուղղությամբ?
3. Ի՞նչ աշխատանք է կատարում աղյուսի վրա ազդող շփման ուժը, երբ այն շարժվում է 0,4 մ: Շփման ուժը 5 Ն է։