Kerja gaya sama dengan rumus. pekerjaan mekanis

Energi- ukuran universal dari berbagai bentuk gerakan dan interaksi. Perubahan gerak mekanis benda disebabkan kekuatan bertindak di atasnya dari badan lain. Daya bekerja - proses pertukaran energi antara benda-benda yang berinteraksi.

Jika bergerak pada tubuh mudah gaya konstan F bekerja, yang membuat sudut tertentu dengan arah gerakan, maka pekerjaan gaya ini sama dengan produk proyeksi gaya F s dengan arah gerakan dikalikan dengan gerakan titik penerapan gaya: (1)

Dalam kasus umum, gaya dapat bervariasi baik dalam nilai absolut dan arah, oleh karena itu skalar nilai e pekerjaan dasar gaya F pada perpindahan dr:

di mana adalah sudut antara vektor F dan dr; ds = |dr| - cara dasar; F s - proyeksi vektor F ke vektor dr gbr. satu

Kerja gaya pada penampang dari titik 1 ke titik 2 sama dengan jumlah aljabar dari karya-karya dasar pada bagian-bagian kecil yang terpisah dari jalan: (2)

di mana s- melewati tubuh. Kapan</2 работа силы положительна, если >/2 usaha yang dilakukan oleh gaya adalah negatif. Ketika =/2 (gaya tegak lurus terhadap perpindahan), usaha gaya adalah nol.

Satuan kerja - Joule(J): kerja yang dilakukan oleh gaya 1 N pada lintasan 1 m (1 J = 1 N m).

Kekuatan- nilai kecepatan kerja: (3)

Selama waktu d t memaksa F melakukan usaha Fdr, dan daya yang dikembangkan oleh gaya ini adalah saat ini sabuk: (4)

yaitu, itu sama dengan produk skalar dari vektor gaya dan vektor kecepatan dengan mana titik penerapan gaya ini bergerak; N- besarnya skalar.

Satuan daya - watt(W): daya di mana pekerjaan 1J dilakukan dalam 1s (1W = 1J/s).

Energi kinetik dan potensial

Energi kinetik sistem mekanis - energi gerakan mekanis sistem ini.

Gaya F, yang bekerja pada benda yang diam dan menyebabkan gerakannya, melakukan kerja, dan perubahan energi dari benda yang bergerak (d T) bertambah dengan jumlah kerja yang dikeluarkan d A. yaitu dA = dT

Menggunakan hukum kedua Newton (F=mdV/dt) dan sejumlah transformasi lainnya, kita memperoleh

(5) - energi kinetik benda bermassa m, bergerak dengan kecepatan v.

Energi kinetik hanya bergantung pada massa dan kecepatan tubuh.

cuek sistem inersia referensi, bergerak relatif satu sama lain, kecepatan tubuh, dan karenanya energi kinetiknya akan berbeda. Dengan demikian, energi kinetik tergantung pada pilihan kerangka acuan.

Energi potensial- energi mekanik dari suatu sistem benda, ditentukan oleh pengaturan timbal baliknya dan sifat kekuatan interaksi di antara mereka.

Dalam hal interaksi benda yang dilakukan melalui medan gaya (medan elastis, gaya gravitasi), kerja yang dilakukan oleh gaya yang bekerja saat menggerakkan benda tidak bergantung pada lintasan gerakan ini, tetapi hanya bergantung pada posisi awal dan akhir tubuh. Bidang seperti itu disebut potensi, dan gaya yang bekerja di dalamnya - konservatif. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya bergantung pada lintasan gerak benda dari satu titik ke titik lain, maka gaya seperti itu disebut disipatif(gaya gesek). Benda, berada dalam medan gaya potensial, memiliki energi potensial P. Kerja gaya konservatif dengan perubahan dasar (sangat kecil) dalam konfigurasi sistem sama dengan kenaikan energi potensial, diambil dengan tanda minus : dA= - dП (6)

pekerjaan A - produk skalar gaya F pada perpindahan dr dan ekspresi (6) dapat ditulis: Fdr= -dП (7)

Dalam perhitungan, energi potensial tubuh pada posisi tertentu dianggap sama dengan nol (tingkat referensi nol dipilih), dan energi tubuh pada posisi lain dihitung relatif terhadap tingkat nol.

Bentuk spesifik dari fungsi P bergantung pada sifat medan gaya. Misalnya, energi potensial suatu benda bermassa t, diangkat ke ketinggian h di atas permukaan bumi adalah (8)

dimana tingginya h dihitung dari level nol, dimana P 0 =0.

Karena asal dipilih secara sewenang-wenang, energi potensial dapat memiliki nilai negatif (energi kinetik selalu positif!). Jika kita menganggap nol energi potensial benda yang tergeletak di permukaan bumi, maka energi potensial benda yang terletak di dasar tambang (kedalaman h" ), P = - mgh".

Energi potensial suatu sistem adalah fungsi dari keadaan sistem. Itu hanya tergantung pada konfigurasi sistem dan posisinya dalam kaitannya dengan badan eksternal.

Energi mekanik total sistem sama dengan jumlah energi kinetik dan potensial: E=T+P.

Salah satu konsep terpenting dalam mekanika tenaga kerja .

Kerja paksa

Semua tubuh fisik di dunia di sekitar kita didorong oleh kekuatan. Jika suatu benda yang bergerak dalam arah yang sama atau berlawanan dipengaruhi oleh gaya atau beberapa gaya dari satu atau lebih benda, maka dikatakan bahwa pekerjaan selesai .

Artinya, kerja mekanis dilakukan oleh gaya yang bekerja pada benda. Dengan demikian, gaya traksi lokomotif listrik menggerakkan seluruh kereta, sehingga melakukan kerja mekanis. Sepeda didorong oleh kekuatan otot kaki pengendara sepeda. Oleh karena itu, gaya ini juga melakukan kerja mekanis.

Dalam fisika kerja paksa disebut besaran fisika yang sama dengan produk modulus gaya, modulus perpindahan titik penerapan gaya dan kosinus sudut antara vektor gaya dan perpindahan.

A = F s cos (F, s) ,

di mana F modulus kekuatan,

s- modul gerakan .

Usaha selalu dilakukan jika sudut antara angin gaya dan perpindahan tidak nol. Jika gaya bekerja dalam arah yang berlawanan dengan arah gerak, besarnya usaha adalah negatif.

Usaha tidak dilakukan jika tidak ada gaya yang bekerja pada benda, atau jika sudut antara gaya yang diberikan dan arah gerak adalah 90 o (cos 90 o \u003d 0).

Jika kuda menarik kereta, maka gaya otot kuda, atau gaya traksi yang diarahkan ke arah kereta, melakukan usaha. Dan gaya gravitasi, yang dengannya pengemudi menekan kereta, tidak bekerja, karena diarahkan ke bawah, tegak lurus terhadap arah gerakan.

Kerja suatu gaya merupakan besaran skalar.

satuan kerja SI - Joule. 1 joule adalah usaha yang dilakukan oleh gaya 1 newton pada jarak 1 m jika arah gaya dan perpindahannya sama.

Jika pada tubuh atau poin materi Beberapa gaya bertindak, kemudian mereka berbicara tentang pekerjaan yang dilakukan oleh gaya resultan mereka.

Jika gaya yang diberikan tidak konstan, maka usahanya dihitung sebagai integral:

Kekuatan

Gaya yang membuat tubuh bergerak melakukan kerja mekanis. Tetapi bagaimana pekerjaan ini dilakukan, cepat atau lambat, terkadang sangat penting untuk diketahui dalam praktik. Untuk pekerjaan yang sama dapat dilakukan di waktu yang berbeda. Usaha yang dilakukan oleh motor listrik besar dapat dilakukan oleh motor kecil. Tapi itu akan memakan waktu lebih lama untuk melakukannya.

Dalam mekanika, ada besaran yang mencirikan kecepatan kerja. Nilai ini disebut kekuatan.

Daya adalah perbandingan usaha yang dilakukan dalam selang waktu tertentu dengan nilai selang waktu tersebut.

N= A /∆ t

Prioritas-A A = F s karena α , sebuah s/ t = v , karena itu

N= F v karena α = F v ,

di mana F - memaksa, v kecepatan, α adalah sudut antara arah gaya dan arah kecepatan.

Yaitu kekuatan - adalah produk skalar dari vektor gaya dan vektor kecepatan benda.

PADA sistem internasional Daya SI diukur dalam watt (W).

Daya 1 watt adalah usaha 1 joule (J) yang dilakukan dalam 1 sekon (s).

Daya dapat ditingkatkan dengan meningkatkan gaya yang melakukan pekerjaan, atau tingkat di mana pekerjaan ini dilakukan.

Informasi teoritis dasar

pekerjaan mekanis

Karakteristik energi gerak diperkenalkan berdasarkan konsep pekerjaan mekanis atau tenaga kerja. Usaha yang dilakukan oleh gaya tetap F, adalah kuantitas fisik yang sama dengan produk modul gaya dan perpindahan, dikalikan dengan kosinus sudut antara vektor gaya F dan perpindahan S:

Pekerjaan adalah nilai skalar. Itu bisa positif (0 ° α < 90°), так и отрицательна (90° < α 180 °). Pada α = 90° usaha yang dilakukan oleh gaya adalah nol. Dalam sistem SI, kerja diukur dalam joule (J). Satu joule sama dengan usaha yang dilakukan oleh gaya 1 newton untuk bergerak sejauh 1 meter searah gaya tersebut.

Jika gaya berubah dari waktu ke waktu, maka untuk menemukan pekerjaan, mereka membuat grafik ketergantungan gaya pada perpindahan dan menemukan luas gambar di bawah grafik - ini adalah pekerjaannya:

Contoh gaya yang modulusnya bergantung pada koordinat (perpindahan) adalah gaya elastis pegas, yang mematuhi hukum Hooke ( F ekstra = kx).

Kekuatan

Usaha yang dilakukan oleh gaya per satuan waktu disebut kekuatan. Kekuatan P(kadang-kadang disebut sebagai N) adalah besaran fisis yang sama dengan rasio kerja A ke rentang waktu t selama pekerjaan ini diselesaikan:

Rumus ini menghitung kekuatan rata rata, yaitu kekuatan umumnya mencirikan proses. Jadi, usaha juga dapat dinyatakan dalam daya: A = PT(kecuali, tentu saja, daya dan waktu untuk melakukan pekerjaan diketahui). Satuan daya disebut watt (W) atau 1 joule per detik. Jika geraknya beraturan, maka:

Dengan rumus ini, kita dapat menghitung kekuatan instan(daya pada waktu tertentu), jika alih-alih kecepatan, kami mengganti nilai kecepatan sesaat ke dalam rumus. Bagaimana cara mengetahui kekuatan apa yang harus dihitung? Jika tugas meminta kekuatan pada suatu titik waktu atau pada titik tertentu dalam ruang, maka itu dianggap instan. Jika Anda bertanya tentang kekuatan selama periode waktu tertentu atau bagian dari jalan, carilah kekuatan rata-rata.

Efisiensi - faktor efisiensi, sama dengan rasio kerja yang berguna untuk dibelanjakan, atau daya yang berguna untuk dibelanjakan:

Pekerjaan apa yang berguna dan apa yang dihabiskan ditentukan dari kondisinya tugas spesifik melalui penalaran logis. Misalnya, jika derek melakukan pekerjaan mengangkat beban ke ketinggian tertentu, maka pekerjaan mengangkat beban akan berguna (karena untuk itulah derek dibuat), dan pekerjaan yang dilakukan oleh motor listrik derek akan dihabiskan .

Jadi, kekuatan yang berguna dan yang dikeluarkan tidak memiliki definisi yang ketat, dan ditemukan dengan penalaran logis. Dalam setiap tugas, kita sendiri yang harus menentukan apa dalam tugas ini yang menjadi tujuan melakukan pekerjaan tersebut ( pekerjaan yang bermanfaat atau tenaga), dan bagaimana mekanisme atau cara melakukan semua pekerjaan (tenaga yang dikeluarkan atau usaha).

Dalam kasus umum, efisiensi menunjukkan seberapa efisien mekanisme tersebut mengubah satu jenis energi menjadi energi lain. Jika daya berubah dari waktu ke waktu, maka pekerjaan ditemukan sebagai luas gambar di bawah grafik daya versus waktu:

Energi kinetik

Besaran fisika yang sama dengan setengah hasil kali massa benda dan kuadrat kecepatannya disebut energi kinetik tubuh (energi gerak):

Artinya, jika sebuah mobil bermassa 2000 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s, maka mobil tersebut memiliki energi kinetik sebesar E k \u003d 100 kJ dan mampu melakukan pekerjaan 100 kJ. Energi ini dapat berubah menjadi panas (saat mobil direm, ban roda, jalan dan rem cakram) atau dapat digunakan untuk merusak bentuk mobil dan bodi yang ditabrak mobil (kecelakaan). Saat menghitung energi kinetik, tidak masalah ke mana mobil bergerak, karena energi, seperti pekerjaan, adalah besaran skalar.

Suatu benda memiliki energi jika dapat melakukan usaha. Misalnya, benda yang bergerak memiliki energi kinetik, mis. energi gerak, dan mampu melakukan kerja untuk mengubah bentuk benda atau memberikan percepatan pada benda yang menyebabkan terjadinya tumbukan.

arti fisik energi kinetik: agar benda diam dengan massa m mulai bergerak dengan kecepatan v perlu melakukan pekerjaan yang sama dengan nilai energi kinetik yang diperoleh. Jika massa tubuh m bergerak dengan kecepatan v, maka untuk menghentikannya, perlu dilakukan usaha yang sama dengan energi kinetik awalnya. Selama pengereman, energi kinetik terutama (kecuali untuk kasus tabrakan, ketika energi digunakan untuk deformasi) "dihilangkan" oleh gaya gesekan.

Teorema energi kinetik: kerja gaya resultan sama dengan perubahan energi kinetik benda:

Teorema energi kinetik juga berlaku dalam kasus umum ketika tubuh bergerak di bawah aksi gaya yang berubah, yang arahnya tidak bertepatan dengan arah gerakan. Lebih mudah untuk menerapkan teorema ini dalam masalah percepatan dan perlambatan benda.

Energi potensial

Seiring dengan energi kinetik atau energi gerak dalam fisika, peran penting dimainkan oleh konsep energi potensial atau energi interaksi benda.

Energi potensial ditentukan oleh posisi timbal balik tubuh (misalnya, posisi tubuh relatif terhadap permukaan bumi). Konsep energi potensial hanya dapat diperkenalkan untuk gaya yang kerjanya tidak bergantung pada lintasan benda dan hanya ditentukan oleh posisi awal dan akhir (yang disebut kekuatan konservatif). Kerja gaya-gaya tersebut pada lintasan tertutup adalah nol. Sifat ini dimiliki oleh gaya gravitasi dan gaya elastisitas. Untuk gaya-gaya ini, kita dapat memperkenalkan konsep energi potensial.

Energi potensial suatu benda di medan gravitasi bumi dihitung dengan rumus:

Arti fisis energi potensial suatu benda: energi potensial sama dengan kerja yang dilakukan oleh gravitasi saat menurunkan benda ke tingkat nol (h adalah jarak dari pusat gravitasi tubuh ke tingkat nol). Jika suatu benda memiliki energi potensial, maka benda tersebut mampu melakukan kerja ketika benda tersebut jatuh dari ketinggian h turun ke nol. Pekerjaan gravitasi sama dengan perubahan energi potensial tubuh, diambil dengan tanda yang berlawanan:

Seringkali dalam tugas untuk energi, Anda harus mencari pekerjaan untuk mengangkat (membalik, keluar dari lubang) tubuh. Dalam semua kasus ini, perlu untuk mempertimbangkan gerakan bukan dari tubuh itu sendiri, tetapi hanya dari pusat gravitasinya.

Energi potensial Ep tergantung pada pilihan tingkat nol, yaitu pada pilihan asal sumbu OY. Dalam setiap masalah, level nol dipilih untuk alasan kenyamanan. Bukan energi potensial itu sendiri yang memiliki arti fisik, tetapi perubahannya ketika tubuh bergerak dari satu posisi ke posisi lain. Perubahan ini tidak tergantung pada pilihan level nol.

Energi potensial pegas yang diregangkan dihitung dengan rumus:

di mana: k- kekakuan pegas. Pegas yang diregangkan (atau dikompresi) mampu menggerakkan benda yang melekat padanya, yaitu, memberikan energi kinetik ke benda ini. Karena itu, pegas semacam itu memiliki cadangan energi. Peregangan atau Kompresi X harus dihitung dari keadaan tubuh yang tidak berbentuk.

Energi potensial dari benda yang mengalami deformasi elastis sama dengan kerja gaya elastis selama transisi dari keadaan tertentu ke keadaan tanpa deformasi nol. Jika pada keadaan awal pegas sudah berubah bentuk, dan perpanjangannya sama dengan x 1 , kemudian pada transisi ke keadaan baru dengan perpanjangan x 2, gaya elastis akan melakukan pekerjaan yang sama dengan perubahan energi potensial, diambil dengan tanda yang berlawanan (karena gaya elastis selalu diarahkan terhadap deformasi benda):

Energi potensial selama deformasi elastis adalah energi interaksi bagian-bagian tubuh satu sama lain oleh kekuatan elastis.

Kerja gaya gesekan bergantung pada jarak yang ditempuh (jenis gaya yang kerjanya bergantung pada lintasan dan jarak yang ditempuh disebut: kekuatan disipatif). Konsep energi potensial untuk gaya gesekan tidak dapat diperkenalkan.

Efisiensi

Faktor efisiensi (COP)- karakteristik efisiensi sistem (perangkat, mesin) dalam kaitannya dengan konversi atau transfer energi. Itu ditentukan oleh rasio energi yang berguna yang digunakan dengan jumlah total energi yang diterima oleh sistem (rumus telah diberikan di atas).

Efisiensi dapat dihitung baik dari segi kerja maupun dari segi daya. Pekerjaan yang berguna dan yang dikeluarkan (daya) selalu ditentukan oleh penalaran logis sederhana.

PADA motor listrik Efisiensi - rasio pekerjaan mekanis yang dilakukan (berguna) terhadap energi listrik diterima dari sumber. Dalam mesin kalor, perbandingan kerja mekanis yang berguna dengan jumlah kalor yang dikeluarkan. PADA transformator listrik- sikap energi elektromagnetik diterima dalam belitan sekunder dengan energi yang dikonsumsi oleh belitan primer.

Karena sifatnya yang umum, konsep efisiensi memungkinkan untuk membandingkan dan mengevaluasi dari sudut pandang terpadu seperti: berbagai sistem seperti reaktor nuklir, generator dan mesin listrik, pembangkit listrik termal, perangkat semikonduktor, benda biologis, dll.

Karena kehilangan energi yang tak terhindarkan karena gesekan, pemanasan benda di sekitarnya, dll. Efisiensi selalu kurang dari kesatuan. Dengan demikian, efisiensi dinyatakan sebagai sebagian kecil dari energi yang dikeluarkan, yaitu sebagai pecahan biasa atau sebagai persentase, dan merupakan besaran tak berdimensi. Efisiensi mencirikan seberapa efisien sebuah mesin atau mekanisme bekerja. Efisiensi pembangkit listrik termal mencapai 35-40%, mesin pembakaran internal dengan supercharging dan pra-pendinginan - 40-50%, dinamo dan generator berdaya tinggi - 95%, transformator - 98%.

Tugas di mana Anda perlu menemukan efisiensi atau diketahui, Anda harus mulai dengan alasan logis - pekerjaan apa yang berguna dan apa yang dihabiskan.

Hukum kekekalan energi mekanik

energi mekanik penuh jumlah energi kinetik (yaitu, energi gerak) dan potensial (yaitu, energi interaksi benda oleh gaya gravitasi dan elastisitas) disebut:

Jika energi mekanik tidak berubah menjadi bentuk lain, misalnya, menjadi energi internal (termal), maka jumlah energi kinetik dan energi potensial tetap tidak berubah. Jika energi mekanik diubah menjadi energi panas, maka perubahan energi mekanik sama dengan kerja gaya gesekan atau energi yang hilang, atau jumlah panas yang dilepaskan, dan seterusnya, dengan kata lain, perubahan energi mekanik total adalah sama dengan kerja gaya luar:

Jumlah energi kinetik dan potensial benda-benda yang membentuk sistem tertutup (yaitu, di mana tidak ada gaya eksternal yang bekerja, dan pekerjaan mereka sama dengan nol, masing-masing) dan berinteraksi satu sama lain oleh gaya gravitasi dan gaya elastis, tetap tidak berubah:

Pernyataan ini mengungkapkan hukum kekekalan energi (LSE) dalam proses mekanik. Ini adalah konsekuensi dari hukum Newton. Hukum kekekalan energi mekanik terpenuhi hanya jika benda-benda dalam sistem tertutup berinteraksi satu sama lain oleh gaya elastisitas dan gravitasi. Dalam semua masalah tentang hukum kekekalan energi akan selalu ada setidaknya dua keadaan sistem benda. Hukum mengatakan bahwa energi total keadaan pertama akan sama dengan energi total keadaan kedua.

Algoritma untuk memecahkan masalah tentang hukum kekekalan energi:

Temukan titik-titik posisi awal dan akhir tubuh.
Tuliskan energi apa atau apa yang dimiliki tubuh pada titik-titik ini.
Samakan energi awal dan energi akhir tubuh.
Tambahkan persamaan lain yang diperlukan dari topik fisika sebelumnya.
Selesaikan persamaan atau sistem persamaan yang dihasilkan menggunakan metode matematika.

Penting untuk dicatat bahwa hukum kekekalan energi mekanik memungkinkan untuk memperoleh hubungan antara koordinat dan kecepatan benda dalam dua titik yang berbeda lintasan tanpa menganalisis hukum gerak tubuh di semua titik perantara. Penerapan hukum kekekalan energi mekanik dapat sangat menyederhanakan solusi dari banyak masalah.

Dalam kondisi nyata, hampir selalu benda yang bergerak, bersama dengan gaya gravitasi, gaya elastis, dan gaya lainnya, dipengaruhi oleh gaya gesekan atau gaya hambatan medium. Kerja gaya gesekan bergantung pada panjang lintasan.

Jika gaya gesekan bekerja di antara benda-benda yang membentuk sistem tertutup, maka energi mekanik tidak kekal. Sebagian energi mekanik diubah menjadi energi dalam tubuh (pemanasan). Jadi, energi secara keseluruhan (yaitu, tidak hanya energi mekanik) tetap kekal.

Untuk apa saja interaksi fisik energi tidak muncul dan tidak hilang. Itu hanya berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Fakta yang ditetapkan secara eksperimental ini mengungkapkan hukum dasar alam - hukum kekekalan dan transformasi energi.

Salah satu akibat dari hukum kekekalan dan transformasi energi adalah pernyataan tentang ketidakmungkinan menciptakan " mesin gerak abadi» (perpetuum mobile) - mesin yang dapat melakukan pekerjaan tanpa batas waktu tanpa mengeluarkan energi.

Tugas pekerjaan lain-lain

Jika Anda perlu menemukan pekerjaan mekanis dalam masalah, maka pertama-tama pilih metode untuk menemukannya:

Pekerjaan dapat ditemukan menggunakan rumus: A = FS karena α . Temukan gaya yang melakukan usaha dan jumlah perpindahan benda di bawah aksi gaya ini dalam kerangka acuan yang dipilih. Perhatikan bahwa sudut harus dipilih antara vektor gaya dan perpindahan.
Kerja gaya eksternal dapat ditemukan sebagai perbedaan antara energi mekanik dalam situasi akhir dan awal. Energi mekanik sama dengan jumlah energi kinetik dan energi potensial benda.
Usaha yang dilakukan untuk mengangkat sebuah benda dengan kecepatan tetap dapat dicari dengan rumus : A = mgh, di mana h- ketinggian yang naik pusat gravitasi tubuh.
Usaha dapat ditemukan sebagai hasil kali daya dan waktu, yaitu menurut rumus: A = PT.
Usaha dapat ditemukan sebagai luas bangun di bawah grafik gaya versus perpindahan atau daya versus waktu.

Hukum kekekalan energi dan dinamika gerak rotasi

Tugas topik ini cukup kompleks secara matematis, tetapi dengan pengetahuan tentang pendekatannya, mereka diselesaikan sesuai dengan algoritma yang sepenuhnya standar. Dalam semua masalah Anda harus mempertimbangkan rotasi tubuh pada bidang vertikal. Solusinya akan direduksi menjadi urutan tindakan berikut:

Penting untuk menentukan tempat menarik bagi Anda (titik di mana perlu untuk menentukan kecepatan tubuh, kekuatan ketegangan benang, berat, dan sebagainya).
Tuliskan hukum kedua Newton pada titik ini, mengingat bahwa tubuh berputar, yaitu memiliki percepatan sentripetal.
Tuliskan hukum kekekalan energi mekanik sehingga mengandung kecepatan tubuh yang sama minat, serta karakteristik keadaan tubuh dalam keadaan tertentu yang diketahui sesuatu.
Bergantung pada kondisinya, nyatakan kuadrat kecepatan dari satu persamaan dan substitusikan ke persamaan lainnya.
Melaksanakan lain yang diperlukan operasi matematika untuk mendapatkan hasil akhir.

Saat memecahkan masalah, ingatlah bahwa:

Kondisi untuk melewati titik atas selama rotasi pada ulir pada kecepatan minimum adalah gaya reaksi dari penyangga N di titik atas adalah 0. Kondisi yang sama terpenuhi ketika melewati titik atas loop mati.
Saat berputar pada batang, kondisi untuk melewati seluruh lingkaran adalah: kecepatan minimum di titik teratas adalah 0.
Syarat pemisahan benda dari permukaan bola adalah bahwa gaya reaksi penyangga pada titik pemisahan adalah nol.

Tumbukan Tidak Elastis

Hukum kekekalan energi mekanik dan hukum kekekalan momentum memungkinkan untuk menemukan solusi untuk masalah mekanik dalam kasus di mana gaya yang bekerja tidak diketahui. Contoh dari masalah tersebut adalah interaksi dampak tubuh.

Dampak (atau tabrakan) Merupakan kebiasaan untuk menyebut interaksi tubuh jangka pendek, sebagai akibatnya kecepatan mereka mengalami perubahan yang signifikan. Selama tumbukan benda, gaya tumbukan jangka pendek bekerja di antara mereka, yang besarnya, sebagai suatu peraturan, tidak diketahui. Oleh karena itu, tidak mungkin untuk mempertimbangkan interaksi dampak secara langsung dengan bantuan hukum Newton. Penerapan hukum kekekalan energi dan momentum dalam banyak kasus memungkinkan untuk mengecualikan proses tumbukan dari pertimbangan dan memperoleh hubungan antara kecepatan benda sebelum dan sesudah tumbukan, melewati semua nilai antara dari besaran ini.

Kita sering harus berurusan dengan interaksi dampak benda-benda dalam kehidupan sehari-hari, dalam teknologi dan fisika (terutama dalam fisika atom dan partikel dasar). Dalam mekanika, dua model interaksi tumbukan sering digunakan - dampak benar-benar elastis dan benar-benar tidak elastis.

Dampak yang benar-benar tidak elastis Interaksi kejut semacam itu disebut, di mana tubuh terhubung (melekat) satu sama lain dan bergerak sebagai satu tubuh.

Pada tumbukan tidak lenting sempurna, energi mekanik tidak kekal. Itu sebagian atau seluruhnya masuk ke energi internal tubuh (pemanasan). Untuk menggambarkan dampak apa pun, Anda perlu menuliskan hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi mekanik, dengan mempertimbangkan panas yang dilepaskan (sangat disarankan untuk menggambar terlebih dahulu).

Dampak yang benar-benar elastis

Dampak yang benar-benar elastis disebut tumbukan di mana energi mekanik suatu sistem benda adalah kekal. Dalam banyak kasus, tumbukan atom, molekul, dan partikel elementer mematuhi hukum tumbukan lenting mutlak. Dengan tumbukan yang benar-benar elastis, bersama dengan hukum kekekalan momentum, hukum kekekalan energi mekanik terpenuhi. Contoh sederhana Tumbukan lenting mutlak dapat menjadi tumbukan pusat dari dua bola bilyar, salah satunya diam sebelum tumbukan.

pukulan tengah bola disebut tumbukan, di mana kecepatan bola sebelum dan sesudah tumbukan diarahkan sepanjang garis pusat. Jadi, dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik dan momentum, adalah mungkin untuk menentukan kecepatan bola setelah tumbukan, jika kecepatannya sebelum tumbukan diketahui. Pukulan tengah sangat jarang diterapkan dalam latihan, terutama jika kita sedang berbicara tentang tumbukan atom atau molekul. Pada tumbukan lenting tak terpusat, kecepatan partikel (bola) sebelum dan sesudah tumbukan tidak diarahkan sepanjang garis lurus yang sama.

Kasus khusus tumbukan elastik non-pusat adalah tumbukan dua bola bilyar dengan massa yang sama, salah satunya diam sebelum tumbukan, dan kecepatan bola kedua tidak diarahkan sepanjang garis pusat bola. Dalam hal ini, vektor kecepatan bola setelah tumbukan elastis selalu diarahkan tegak lurus satu sama lain.

hukum konservasi. Tugas yang sulit

Banyak tubuh

Dalam beberapa tugas tentang hukum kekekalan energi, kabel yang dengannya beberapa benda bergerak dapat memiliki massa (yaitu, tidak tanpa bobot, seperti yang mungkin sudah biasa Anda lakukan). Dalam hal ini, pekerjaan memindahkan kabel tersebut (yaitu, pusat gravitasinya) juga harus diperhitungkan.

Jika dua benda yang dihubungkan oleh batang tanpa bobot berputar pada bidang vertikal, maka:

pilih tingkat nol untuk menghitung energi potensial, misalnya, pada tingkat sumbu rotasi atau pada tingkat titik terendah di mana salah satu beban berada dan buat gambar;
hukum kekekalan energi mekanik ditulis, di mana jumlah energi kinetik dan potensial kedua benda pada situasi awal ditulis di sisi kiri, dan jumlah energi kinetik dan potensial kedua benda pada situasi akhir ditulis di sisi kanan;
memperhitungkan bahwa kecepatan sudut benda adalah sama, maka kecepatan linier benda sebanding dengan jari-jari rotasi;
jika perlu, tuliskan hukum kedua Newton untuk masing-masing benda secara terpisah.

Ledakan proyektil

Jika terjadi ledakan proyektil, energi ledakan dilepaskan. Untuk menemukan energi ini, perlu untuk mengurangi energi mekanik proyektil sebelum ledakan dari jumlah energi mekanik fragmen setelah ledakan. Kami juga akan menggunakan hukum kekekalan momentum, yang ditulis dalam bentuk teorema kosinus (metode vektor) atau dalam bentuk proyeksi pada sumbu yang dipilih.

Tabrakan dengan piring berat

Biarkan menuju piring berat yang bergerak dengan kecepatan v, sebuah bola ringan bermassa bergerak m dengan kecepatan kamu n. Karena momentum bola jauh lebih kecil daripada momentum pelat, kecepatan pelat tidak akan berubah setelah tumbukan, dan akan terus bergerak dengan kecepatan dan arah yang sama. Sebagai hasil dari benturan elastis, bola akan terbang dari piring. Di sini penting untuk dipahami bahwa kecepatan bola relatif terhadap pelat tidak akan berubah. Dalam hal ini, untuk kecepatan akhir bola kita dapatkan:

Jadi, kecepatan bola setelah tumbukan meningkat dua kali kecepatan dinding. Alasan serupa untuk kasus ketika bola dan pelat bergerak dalam arah yang sama sebelum tumbukan mengarah pada hasil bahwa kecepatan bola berkurang dua kali kecepatan dinding:

Dalam fisika dan matematika, antara lain, tiga kondisi penting harus dipenuhi:

Pelajari semua topik dan selesaikan semua tes dan tugas yang diberikan dalam materi studi di situs ini. Untuk melakukan ini, Anda tidak memerlukan apa pun, yaitu: mencurahkan tiga hingga empat jam setiap hari untuk mempersiapkan CT dalam fisika dan matematika, mempelajari teori dan memecahkan masalah. Faktanya adalah bahwa CT adalah ujian di mana tidak cukup hanya mengetahui fisika atau matematika, Anda juga harus dapat menyelesaikannya dengan cepat dan tanpa kegagalan. sejumlah besar tugas untuk topik yang berbeda dan kompleksitas yang bervariasi. Yang terakhir hanya dapat dipelajari dengan memecahkan ribuan masalah.
Pelajari semua rumus dan hukum dalam fisika, dan rumus dan metode dalam matematika. Sebenarnya, ini juga sangat sederhana untuk dilakukan, hanya ada sekitar 200 rumus yang diperlukan dalam fisika, dan bahkan lebih sedikit dalam matematika. Dalam setiap mata pelajaran ini ada sekitar selusin metode standar untuk memecahkan masalah tingkat kerumitan dasar, yang juga dapat dipelajari, dan dengan demikian, sepenuhnya otomatis dan tanpa kesulitan, menyelesaikan sebagian besar transformasi digital pada waktu yang tepat. Setelah itu, Anda hanya perlu memikirkan tugas yang paling sulit.
Menghadiri ketiga tahap pengujian latihan dalam fisika dan matematika. Setiap RT dapat dikunjungi dua kali untuk menyelesaikan kedua opsi. Sekali lagi, pada DT, selain kemampuan untuk menyelesaikan masalah dengan cepat dan efisien, serta pengetahuan tentang rumus dan metode, juga diperlukan untuk dapat merencanakan waktu dengan baik, mendistribusikan kekuatan, dan yang paling penting mengisi formulir jawaban dengan benar. , tanpa membingungkan nomor jawaban dan tugas, atau nama belakang Anda sendiri. Juga, selama RT, penting untuk membiasakan diri dengan gaya mengajukan pertanyaan dalam tugas, yang mungkin tampak sangat tidak biasa bagi orang yang tidak siap dalam DT.

Implementasi yang sukses, rajin dan bertanggung jawab dari ketiga poin ini akan memungkinkan Anda untuk menunjukkan hasil yang sangat baik pada CT, maksimal dari apa yang Anda mampu.

Menemukan kesalahan?

Jika Anda merasa telah menemukan kesalahan dalam materi pelatihan, lalu tulis, tolong, tentang hal itu melalui surat. Anda juga dapat melaporkan bug di jaringan sosial(). Dalam surat itu, tunjukkan mata pelajaran (fisika atau matematika), nama atau nomor topik atau tes, nomor tugas, atau tempat dalam teks (halaman) di mana, menurut Anda, ada kesalahan. Jelaskan juga apa dugaan kesalahan itu. Surat Anda tidak akan luput dari perhatian, kesalahannya akan diperbaiki, atau Anda akan dijelaskan mengapa itu bukan kesalahan.

Ketika tubuh berinteraksi detak satu tubuh dapat sebagian atau seluruhnya dipindahkan ke tubuh lain. Jika gaya luar dari benda lain tidak bekerja pada sistem benda, sistem seperti itu disebut tertutup.

Hukum dasar alam ini disebut hukum kekekalan momentum. Ini adalah konsekuensi dari yang kedua dan ketiga hukum Newton.

Pertimbangkan dua benda yang berinteraksi yang merupakan bagian dari sistem tertutup. Gaya interaksi antara benda-benda ini akan dilambangkan dengan dan Menurut hukum ketiga Newton Jika benda-benda ini berinteraksi selama waktu t, maka impuls gaya interaksi identik dalam nilai absolut dan diarahkan dalam arah yang berlawanan: Mari kita terapkan hukum kedua Newton untuk ini tubuh:

dimana dan adalah momentum benda pada saat awal waktu, dan merupakan momentum benda pada akhir interaksi. Dari rasio tersebut berikut ini:

Kesetaraan ini berarti bahwa sebagai hasil interaksi dua benda, momentum totalnya tidak berubah. Mempertimbangkan sekarang semua kemungkinan interaksi pasangan benda yang termasuk dalam sistem tertutup, kita dapat menyimpulkan bahwa gaya internal sistem tertutup tidak dapat mengubah momentum totalnya, yaitu, jumlah vektor momentum semua benda yang termasuk dalam sistem ini.

Kerja mekanis dan daya

Karakteristik energi gerak diperkenalkan berdasarkan konsep pekerjaan mekanis atau kerja paksa.

Usaha A yang dilakukan oleh gaya tetap disebut kuantitas fisik yang sama dengan produk modul gaya dan perpindahan, dikalikan dengan kosinus sudut antara vektor gaya dan perpindahan(Gbr. 1.1.9):

Usaha adalah besaran skalar. Itu bisa positif (0°< 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в joule (J).

Joule sama dengan kerja yang dilakukan oleh gaya 1 N dalam perpindahan 1 m ke arah gaya.

Jika proyeksi gaya pada arah gerakan tidak tetap, kerja harus dihitung untuk perpindahan kecil dan rangkum hasilnya:

Contoh gaya yang modulusnya bergantung pada koordinat adalah gaya elastis pegas yang mengikuti hukum Hooke. Untuk meregangkan pegas, gaya eksternal harus diterapkan padanya, yang modulusnya sebanding dengan perpanjangan pegas (Gbr. 1.1.11).

Ketergantungan modul gaya eksternal pada koordinat x ditunjukkan pada grafik dengan garis lurus (Gbr. 1.1.12).

Menurut luas segitiga pada Gambar. 1.18.4, Anda dapat menentukan kerja yang dilakukan oleh gaya eksternal yang diterapkan pada ujung bebas kanan pegas:

Rumus yang sama menyatakan usaha yang dilakukan oleh gaya luar ketika pegas ditekan. Dalam kedua kasus, pekerjaan gaya elastis sama dalam nilai absolut dengan pekerjaan gaya eksternal dan berlawanan tanda.

Jika beberapa kekuatan diterapkan pada tubuh, maka pekerjaan umum semua gaya sama dengan jumlah aljabar dari pekerjaan yang dilakukan oleh masing-masing gaya, dan sama dengan usaha resultan dari gaya yang diterapkan.

Usaha yang dilakukan oleh gaya per satuan waktu disebut kekuatan. Daya N adalah besaran fisis yang sama dengan perbandingan usaha A dengan selang waktu t selama usaha itu dilakukan.