Darbs mehānikā ir skalārs lielums. Kā tiek mērīts darbs?

Ja spēks iedarbojas uz ķermeni, tad šis spēks darbojas, lai pārvietotu šo ķermeni. Pirms darba definēšanas izliekta kustība materiālo jautājumu, apsveriet īpašus gadījumus:

Šajā gadījumā mehāniskais darbs A ir vienāds ar:

A= F s cos=
,

vai A=Fcos× s = F S × s ,

kurF S – projekcija spēks kustēties. Šajā gadījumā F s = konst, Un ģeometriskā sajūta strādāt A ir taisnstūra laukums, kas izveidots koordinātēs F S , , s.

Izveidosim grafiku, kurā attēlots spēka projekcijas kustības virzienā F S kā nobīdes funkcija s. Mēs attēlojam kopējo pārvietojumu kā n mazu pārvietojumu summu
. Mazajiem i -th nobīde
darbs ir

vai ēnotās trapeces laukums attēlā.

Pabeigts mehāniskais darbs pārvietojas no punkta 1 tieši tā 2 būs vienāds ar:

Vērtība zem integrāļa attēlo elementāru darbu bezgalīgi mazā nobīdē
:

- pamatdarbs.

Mēs sadalām materiāla punkta kustības trajektoriju bezgalīgi mazos pārvietojumos

un spēku darbs

pārvietojot materiālu punktu no punkta 1 tieši tā 2 definēts kā līklīnijas integrālis:

–strādāt ar izliektām kustībām.

1. piemērs: Gravitācijas darbs
materiāla punkta līknes kustības laikā.

Tālāk kā nemainīgu vērtību var izņemt no integrāļa zīmes un integrāļa saskaņā ar attēlu attēlos pilnīgu nobīdi . .

Ja apzīmējam punkta augstumu 1 no zemes virsmas cauri , un punkta augstums 2 pāri , tad

Mēs redzam, ka šajā gadījumā darbu nosaka materiālā punkta stāvoklis sākuma un beigu momentā un tas nav atkarīgs no trajektorijas vai ceļa formas. Gravitācijas darbs slēgtā ceļā ir nulle:
.

Tiek izsaukti spēki, kuru darbs slēgtā ceļā ir nullekonservatīvs .

2. piemērs : Berzes spēka darbs.

Šis ir nekonservatīva spēka piemērs. Lai to parādītu, pietiek apsvērt berzes spēka elementāro darbu:

tie. berzes spēka darbs vienmēr ir negatīvs un nevar būt vienāds ar nulli slēgtā ceļā. Laika vienībā paveikto darbu sauc jauda. Ja laikā
darbs ir padarīts
, tad jauda ir

–mehāniskā jauda.

Ņemot
kā

mēs iegūstam spēka izteiksmi:

SI darba vienība ir džouls:
= 1 J = 1 N 1 m, un jaudas mērvienība ir vats: 1 W = 1 J / s.

mehāniskā enerģija.

Enerģija ir vispārējs kvantitatīvs rādītājs visu veidu vielu mijiedarbības kustībai. Enerģija nepazūd un nerodas no nekā: tā var tikai pāriet no vienas formas uz otru. Enerģijas jēdziens saista kopā visas dabas parādības. Atbilstoši dažādām matērijas kustības formām tiek aplūkoti dažādi enerģijas veidi - mehāniskā, iekšējā, elektromagnētiskā, kodolenerģija u.c.

Enerģijas un darba jēdzieni ir cieši saistīti viens ar otru. Ir zināms, ka darbs tiek veikts uz enerģijas rezerves rēķina un otrādi, veicot darbu, ir iespējams palielināt enerģijas rezervi jebkurā ierīcē. Citiem vārdiem sakot, darbs ir enerģijas izmaiņu kvantitatīvs mērs:

Enerģiju, kā arī darbu SI mēra džoulos: [ E]=1 J.

Mehāniskā enerģija ir divu veidu - kinētiskā un potenciālā.

Kinētiskā enerģija (vai kustības enerģiju) nosaka apskatāmo ķermeņu masas un ātrumi. Apsveriet materiālo punktu, kas kustas spēka iedarbībā . Šī spēka darbs palielina materiāla punkta kinētisko enerģiju
. Aprēķināsim šajā gadījumā nelielu kinētiskās enerģijas pieaugumu (diferenciālu):

Aprēķinot
izmantojot Ņūtona otro likumu
, kā arī
- materiāla punkta ātruma modulis. Tad
var attēlot kā:

- kustīga materiāla punkta kinētiskā enerģija.

Šīs izteiksmes reizināšana un dalīšana ar
, un ņemot vērā to
, saņemam

- saistība starp impulsu un kustīga materiāla punkta kinētisko enerģiju.

Potenciālā enerģija ( jeb ķermeņu stāvokļa enerģiju) nosaka konservatīvu spēku iedarbība uz ķermeni un ir atkarīga tikai no ķermeņa stāvokļa .

Mēs esam redzējuši, ka gravitācijas darbs
ar materiāla punkta līknes kustību
var attēlot kā starpību starp funkcijas vērtībām
ņemts punktā 1 un punktā 2 :

Izrādās, ka vienmēr, kad spēki ir konservatīvi, šo spēku darbs ceļā 1
2 var attēlot kā:

Funkcija , kas ir atkarīga tikai no ķermeņa stāvokļa – sauc par potenciālo enerģiju.

Tad par elementāru darbu mēs saņemam

–darbs ir vienāds ar potenciālās enerģijas zudumu.

Pretējā gadījumā mēs varam teikt, ka darbs tiek veikts potenciālās enerģijas rezerves dēļ.

vērtība , kas vienāds ar daļiņas kinētiskās un potenciālās enerģijas summu, sauc par ķermeņa kopējo mehānisko enerģiju:

–ķermeņa kopējā mehāniskā enerģija.

Noslēgumā mēs atzīmējam, ka izmantojot Ņūtona otro likumu
, kinētiskās enerģijas diferenciālis
var attēlot kā:

Potenciālās enerģijas starpība
, kā minēts iepriekš, ir vienāds ar:

Tādējādi, ja jauda ir konservatīvs spēks un citu ārējo spēku nav , t.i. šajā gadījumā tiek saglabāta ķermeņa kopējā mehāniskā enerģija.

IN Ikdiena Mēs bieži sastopamies ar darba jēdzienu. Ko šis vārds nozīmē fizikā un kā noteikt elastīgā spēka darbu? Atbildes uz šiem jautājumiem atradīsit rakstā.

mehāniskais darbs

Darbs ir skalārs algebrisks lielums, kas raksturo spēka un pārvietojuma attiecību. Ja šo divu mainīgo virziens sakrīt, to aprēķina pēc šādas formulas:

F- spēka vektora modulis, kas veic darbu;
S- nobīdes vektora modulis.

Spēks, kas iedarbojas uz ķermeni, ne vienmēr darbojas. Piemēram, gravitācijas darbs ir nulle, ja tā virziens ir perpendikulārs ķermeņa kustībai.

Ja spēka vektors ar nobīdes vektoru veido leņķi, kas nav nulle, tad darba noteikšanai jāizmanto cita formula:

A=FScosα

α - leņķis starp spēka un nobīdes vektoriem.

nozīmē, mehāniskais darbs ir spēka projekcijas uz pārvietošanās virzienu un pārvietošanās moduļa reizinājums vai nobīdes projekcijas uz spēka virzienu un šī spēka moduļa reizinājums.

mehāniskā darba zīme

Atkarībā no spēka virziena attiecībā pret ķermeņa nobīdi darbs A var būt:

pozitīvs (0°≤ α<90°);
negatīvs (90°<α≤180°);
nulle (α=90°).

Ja A>0, tad ķermeņa ātrums palielinās. Piemērs ir ābols, kas nokrīt no koka zemē. Priekš<0 сила препятствует ускорению тела. Например, действие силы трения скольжения.

Darba mērvienība SI (Starptautiskā mērvienību sistēma) ir džouls (1N*1m=J). Džouls ir spēka darbs, kura vērtība ir 1 ņūtons, ķermenim pārvietojoties 1 metru spēka virzienā.

Elastīgā spēka darbs

Spēka darbu var noteikt arī grafiski. Šim nolūkam tiek aprēķināts līknes figūras laukums zem grafika F s (x).

Tātad, saskaņā ar grafiku par elastīgā spēka atkarību no atsperes pagarinājuma, ir iespējams iegūt formulu elastīgā spēka darbam.

Tas ir vienāds ar:

A=kx 2/2

k- stingrība;
x- absolūtais pagarinājums.

Ko mēs esam iemācījušies?

Mehāniskais darbs tiek veikts, kad uz ķermeni iedarbojas spēks, kas izraisa ķermeņa pārvietošanos. Atkarībā no leņķa, kas rodas starp spēku un pārvietojumu, darbs var būt nulle vai tam var būt negatīva vai pozitīva zīme. Izmantojot elastīgo spēku kā piemēru, jūs uzzinājāt par grafisku darba noteikšanas veidu.

Gandrīz visi bez vilcināšanās atbildēs: otrajā. Un viņi kļūdīsies. Lieta ir tieši pretēja. Fizikā ir aprakstīts mehāniskais darbs šādas definīcijas: mehāniskais darbs tiek veikts, kad uz ķermeni iedarbojas spēks un tas kustas. Mehāniskais darbs ir tieši proporcionāls pieliktajam spēkam un nobrauktajam attālumam.

Mehāniskā darba formula

Mehānisko darbu nosaka pēc formulas:

kur A ir darbs, F ir spēks, s ir nobrauktais attālums.

POTENCIĀLS(potenciālā funkcija), jēdziens, kas raksturo plašu fizisko spēku lauku (elektrisko, gravitācijas u.c.) klasi un kopumā ar vektoriem attēlotu fizisko lielumu laukus (šķidruma ātruma lauks utt.). Vispārīgā gadījumā vektora lauka potenciāls a( x,y,z) ir tāda skalāra funkcija u(x,y,z), ka a=grad

35.Vadītāji elektriskajā laukā. Elektriskā jauda.vadītāji elektriskajā laukā. Vadītāji ir vielas, ko raksturo liels skaits brīvo lādiņnesēju, kas var pārvietoties elektriskā lauka ietekmē. Vadītāji ietver metālus, elektrolītus, ogles. Metālos brīvo lādiņu nesēji ir atomu ārējo apvalku elektroni, kuri, atomiem mijiedarbojoties, pilnībā zaudē saikni ar “saviem” atomiem un kļūst par visa vadītāja īpašumu kopumā. Brīvie elektroni piedalās termiskajā kustībā kā gāzes molekulas un var pārvietoties pa metālu jebkurā virzienā. Elektriskā jauda- vadītāja raksturlielums, tā spējas uzkrāt elektrisko lādiņu mērs. Elektrisko ķēžu teorijā kapacitāte ir divu vadītāju savstarpējā kapacitāte; elektriskās ķēdes kapacitatīvā elementa parametrs, kas parādīts divu terminālu tīkla veidā. Šāda kapacitāte tiek definēta kā elektriskā lādiņa lieluma attiecība pret potenciālo starpību starp šiem vadītājiem

36.Plakana kondensatora kapacitāte.

Plakanā kondensatora kapacitāte.

Tas. plakana kondensatora kapacitāte ir atkarīga tikai no tā izmēra, formas un dielektriskās konstantes. Lai izveidotu lieljaudas kondensatoru, ir jāpalielina plākšņu laukums un jāsamazina dielektriskā slāņa biezums.

37. Strāvu magnētiskā mijiedarbība vakuumā. Ampera likums.Ampera likums. 1820. gadā Ampērs (franču zinātnieks (1775-1836)) eksperimentāli izveidoja likumu, pēc kura var aprēķināt spēks, kas iedarbojas uz vadītāja elementu garumā ar strāvu.

kur ir magnētiskās indukcijas vektors, ir strāvas virzienā novilkta vadītāja garuma elementa vektors.

Spēka modulis, kur ir leņķis starp strāvas virzienu vadītājā un magnētiskā lauka virzienu. Taisnam vadītājam ar strāvu vienmērīgā laukā

Darbības spēka virzienu var noteikt, izmantojot kreisās rokas noteikumi:

Ja kreisās rokas plauksta ir novietota tā, lai plaukstā nonāktu magnētiskā lauka parastā (atbilstoši pašreizējai) sastāvdaļai, un četri izstiepti pirksti ir vērsti pa strāvu, tad īkšķis norādīs virzienu, kurā darbojas ampēra spēks. .

38. Magnētiskā lauka stiprums. Biota-Savarta-Laplasa likumsMagnētiskā lauka stiprums(standarta apzīmējums H ) - vektors fiziskais daudzums, vienāds ar vektora starpību magnētiskā indukcija B Un magnetizācijas vektors Dž .

IN Starptautiskā mērvienību sistēma (SI): kur- magnētiskā konstante.

BSL likums. Likums, kas nosaka atsevišķa strāvas elementa magnētisko lauku

39. Biota-Savarta-Laplasa likuma pielietojumi. Līdzstrāvas laukam

Apļveida cilpai.

Un solenoīdam

40. Magnētiskā lauka indukcija Magnētisko lauku raksturo vektora lielums, ko sauc par magnētiskā lauka indukciju (vektora lielumu, kas ir spēks, kas raksturīgs magnētiskajam laukam noteiktā telpas punktā). MI. (B) tas nav spēks, kas iedarbojas uz vadītājiem, tas ir daudzums, kas tiek atrasts ar doto spēku saskaņā ar šādu formulu: B \u003d F / (I * l) (Verbāli: MI vektora modulis. (B) ir vienāds ar spēka moduļa F attiecību, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz strāvu nesošu vadītāju, kas atrodas perpendikulāri magnētiskajām līnijām, pret strāvas stiprumu vadītājā I un vadītāja garumu l. Magnētiskā indukcija ir atkarīga tikai no magnētiskā lauka. Šajā sakarā indukciju var uzskatīt par magnētiskā lauka kvantitatīvo raksturlielumu. Tas nosaka, ar kādu spēku (Lorenca spēks) magnētiskais lauks iedarbojas uz lādiņu, kas kustas ar ātrumu. MI mēra Teslā (1 T). Šajā gadījumā 1 Tl \u003d 1 N / (A * m). MI ir virziens. Grafiski to var zīmēt kā līnijas. Vienmērīgā magnētiskajā laukā MI ir paralēli, un MI vektors visos punktos tiks virzīts vienādi. Nevienmērīga magnētiskā lauka gadījumā, piemēram, laukā ap vadītāju ar strāvu, magnētiskās indukcijas vektors mainīsies katrā telpas punktā ap vadītāju, un šī vektora pieskares radīs koncentriskus apļus ap vadītāju.

41. Daļiņu kustība magnētiskajā laukā. Lorenca spēks. a) - Ja daļiņa lido vienāda magnētiskā lauka apgabalā un vektors V ir perpendikulārs vektoram B, tad tā pārvietojas pa apli ar rādiusu R=mV/qB, jo Lorenca spēks Fl=mV^2 /R spēlē centripetāla spēka lomu. Apgriezienu periods ir T=2piR/V=2pim/qB un tas nav atkarīgs no daļiņas ātruma (tas attiecas tikai uz V<<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. spēku nosaka sakarība: Fl = q VB sina (q ir kustīgā lādiņa vērtība; V ir tā ātruma modulis; B ir magnētiskā lauka indukcijas vektora modulis; alfa ir leņķis starp vektors V un vektors B) Lorenca spēks ir perpendikulārs ātrumam un tāpēc nedarbojas, nemaina lādiņa ātruma moduli un tā kinētisko enerģiju. Taču ātruma virziens nepārtraukti mainās. Lorenca spēks ir perpendikulārs vektoriem B un v, un tā virzienu nosaka, izmantojot to pašu kreisās rokas noteikumu kā ampēra spēka virzienu: ja kreisā roka ir novietota tā, lai magnētiskās indukcijas komponents B būtu perpendikulārs lādiņa ātrumu, iekļūst plaukstā, un četri pirksti tiek virzīti pa pozitīvā lādiņa kustību (pret negatīvā kustību), tad īkšķis, kas saliekts par 90 grādiem, parādīs Lorenca spēka virzienu, kas iedarbojas uz lādiņu F l.

Lai varētu raksturot kustības enerģētiskos raksturlielumus, tika ieviests mehāniskā darba jēdziens. Un tieši viņai dažādās izpausmēs raksts ir veltīts. Izprast tēmu ir gan viegli, gan diezgan sarežģīti. Autore patiesi centās to padarīt saprotamāku un saprotamāku, un atliek tikai cerēt, ka mērķis ir sasniegts.

Kas ir mehāniskais darbs?

Kā to sauc? Ja uz ķermeni iedarbojas kāds spēks un šī spēka darbības rezultātā ķermenis kustas, tad to sauc par mehānisko darbu. Pieejot no zinātniskās filozofijas viedokļa, šeit var izdalīt vairākus papildu aspektus, bet rakstā tiks apskatīta tēma no fizikas viedokļa. Mehāniskais darbs nav grūts, ja rūpīgi pārdomā šeit rakstītos vārdus. Bet vārdu "mehāniskais" parasti neraksta, un viss tiek reducēts uz vārdu "darbs". Bet ne katrs darbs ir mehānisks. Šeit cilvēks sēž un domā. Vai tas strādā? Garīgi jā! Bet vai tas ir mehānisks darbs? Nē. Ko darīt, ja cilvēks staigā? Ja ķermenis pārvietojas spēka ietekmē, tas ir mehānisks darbs. Viss ir vienkārši. Citiem vārdiem sakot, spēks, kas iedarbojas uz ķermeni, veic (mehānisko) darbu. Un vēl viena lieta: tas ir darbs, kas var raksturot noteikta spēka darbības rezultātu. Tātad, ja cilvēks iet, tad noteikti spēki (berze, gravitācija utt.) veic mehānisku darbu uz cilvēku, un to darbības rezultātā cilvēks maina savu atrašanās vietas punktu, citiem vārdiem sakot, viņš kustas.

Darbs kā fizisks lielums ir vienāds ar spēku, kas iedarbojas uz ķermeni, reizināts ar ceļu, ko ķermenis veica šī spēka ietekmē un tā norādītajā virzienā. Var teikt, ka mehāniskais darbs tika veikts, ja vienlaikus bija izpildīti 2 nosacījumi: spēks iedarbojās uz ķermeni, un tas virzījās savas darbības virzienā. Bet tas netika veikts vai netiek veikts, ja spēks darbojās, un ķermenis nemainīja savu atrašanās vietu koordinātu sistēmā. Šeit ir nelieli piemēri, kur mehāniskais darbs netiek veikts:

Tātad cilvēks var uzkrist uz milzīga laukakmens, lai to pārvietotu, bet spēka nepietiek. Spēks iedarbojas uz akmeni, bet tas nekustas, un darbs nenotiek.
Ķermenis pārvietojas koordinātu sistēmā, un spēks ir vienāds ar nulli vai arī tie visi tiek kompensēti. To var novērot inerciālās kustības laikā.
Kad virziens, kurā ķermenis kustas, ir perpendikulārs spēkam. Vilcienam pārvietojoties pa horizontālu līniju, gravitācijas spēks nedara savu darbu.

Atkarībā no noteiktiem apstākļiem mehāniskais darbs var būt negatīvs un pozitīvs. Tātad, ja virzieni un spēki, un ķermeņa kustības ir vienādas, tad notiek pozitīvs darbs. Pozitīva darba piemērs ir gravitācijas ietekme uz krītošu ūdens pilienu. Bet, ja kustības spēks un virziens ir pretējs, tad notiek negatīvs mehāniskais darbs. Šādas iespējas piemērs ir balons, kas paceļas augšup un gravitācija, kas veic negatīvu darbu. Ja ķermenis ir pakļauts vairāku spēku ietekmei, šādu darbu sauc par "rezultējošu spēka darbu".

Praktiskā pielietojuma iezīmes (kinētiskā enerģija)

Mēs pārejam no teorijas uz praktisko daļu. Atsevišķi jārunā par mehānisko darbu un tā izmantošanu fizikā. Kā daudzi droši vien atcerējās, visa ķermeņa enerģija ir sadalīta kinētiskajā un potenciālajā. Kad objekts ir līdzsvarā un nekur nepārvietojas, tā potenciālā enerģija ir vienāda ar kopējo enerģiju, un tā kinētiskā enerģija ir nulle. Kad kustība sākas, potenciālā enerģija sāk samazināties, kinētiskā enerģija pieaugt, bet kopumā tie ir vienādi ar objekta kopējo enerģiju. Materiālajam punktam kinētiskā enerģija tiek definēta kā spēka darbs, kas paātrina punktu no nulles līdz vērtībai H, un formulas formā ķermeņa kinētika ir ½ * M * H, kur M ir masa. Lai noskaidrotu objekta kinētisko enerģiju, kas sastāv no daudzām daļiņām, jāatrod visu daļiņu kinētiskās enerģijas summa, un tā būs ķermeņa kinētiskā enerģija.

Praktiskā pielietojuma iezīmes (potenciālā enerģija)

Gadījumā, ja visi spēki, kas iedarbojas uz ķermeni, ir konservatīvi un potenciālā enerģija ir vienāda ar kopējo, darbs netiek veikts. Šis postulāts ir pazīstams kā mehāniskās enerģijas nezūdamības likums. Mehāniskā enerģija slēgtā sistēmā ir nemainīga laika intervālā. Saglabāšanas likumu plaši izmanto klasiskās mehānikas problēmu risināšanai.

Praktiskā pielietojuma iezīmes (termodinamika)

Termodinamikā darbu, ko gāze veic izplešanās laikā, aprēķina ar spiediena integrāli, kas reizināts ar tilpumu. Šī pieeja ir piemērojama ne tikai gadījumos, kad ir precīza tilpuma funkcija, bet arī visiem procesiem, kurus var attēlot spiediena/tilpuma plaknē. Zināšanas par mehānisko darbu attiecas arī ne tikai uz gāzēm, bet uz visu, kas var radīt spiedienu.

Praktiskā pielietojuma iezīmes praksē (teorētiskā mehānika)

Teorētiskajā mehānikā visas iepriekš aprakstītās īpašības un formulas tiek aplūkotas sīkāk, jo īpaši tās ir projekcijas. Viņa arī sniedz savu definīciju dažādām mehāniskā darba formulām (Rimmera integrāļa definīcijas piemērs): robežu, līdz kurai tiecas visu elementārā darba spēku summa, kad starpsienas smalkums tiecas uz nulli, sauc par spēka darbs gar līkni. Droši vien grūti? Bet nekā, ar teorētisko mehāniku viss. Jā, un viss mehāniskais darbs, fizika un citas grūtības ir beigušās. Tālāk būs tikai piemēri un secinājums.

Mehāniskās darba vienības

SI darba mērīšanai izmanto džoulus, savukārt GHS izmanto ergs:

1 J = 1 kg m²/s² = 1 Nm
1 erg = 1 g cm²/s² = 1 dyne cm
1 erg = 10–7 J

Mehānisko darbu piemēri

Lai beidzot saprastu tādu jēdzienu kā mehāniskais darbs, jums vajadzētu izpētīt dažus atsevišķus piemērus, kas ļaus jums to aplūkot no daudzām, bet ne visām pusēm:

Kad cilvēks paceļ akmeni ar rokām, tad ar roku muskuļu spēka palīdzību notiek mehānisks darbs;
Vilcienam braucot pa sliedēm, to velk traktora vilces spēks (elektriskā lokomotīve, dīzeļlokomotīve utt.);
Ja paņem pistoli un šauj no tā, tad, pateicoties spiediena spēkam, ko radīs pulvera gāzes, darbs tiks paveikts: lode tiek pārvietota pa pistoles stobru, vienlaikus palielinoties pašas lodes ātrumam. ;
Ir arī mehānisks darbs, kad berzes spēks iedarbojas uz ķermeni, liekot tam samazināt kustības ātrumu;
Iepriekš minētais piemērs ar bumbiņām, kad tās paceļas pretējā virzienā attiecībā pret gravitācijas virzienu, ir arī mehāniskā darba piemērs, bet bez gravitācijas Arhimēda spēks darbojas arī tad, kad viss, kas ir vieglāks par gaisu, paceļas augšā.

Kas ir spēks?

Visbeidzot es vēlos pieskarties varas tēmai. Darbu, ko spēks veic vienā laika vienībā, sauc par jaudu. Faktiski jauda ir tāds fizisks lielums, kas atspoguļo darba attiecību pret noteiktu laika periodu, kurā šis darbs tika veikts: M = P / B, kur M ir jauda, P ir darbs, B ir laiks. SI jaudas mērvienība ir 1 vats. Vats ir vienāds ar jaudu, kas vienā sekundē veic viena džoula darbu: 1 W = 1J \ 1s.

Mūsu ikdienas pieredzē vārds "darbs" ir ļoti izplatīts. Bet vajadzētu atšķirt fizioloģisko darbu un darbu no fizikas zinātnes viedokļa. Atnākot mājās no nodarbības, tu saki: “Ak, cik es esmu noguris!”. Tas ir fizioloģisks darbs. Vai, piemēram, kolektīva darbs tautas pasakā "Rāceņi".

1. att. Darbs šī vārda ikdienas nozīmē

Mēs šeit runāsim par darbu no fizikas viedokļa.

Mehāniskais darbs tiek veikts, kad spēks pārvieto ķermeni. Darbu apzīmē ar latīņu burtu A. Stingrāka darba definīcija ir šāda.

Spēka darbs ir fizisks lielums, kas vienāds ar spēka lieluma un ķermeņa noietā attāluma reizinājumu spēka virzienā.

2. att. Darbs ir fizisks lielums

Formula ir derīga, ja uz ķermeni iedarbojas nemainīgs spēks.

Starptautiskajā SI vienību sistēmā darbu mēra džoulos.

Tas nozīmē, ka, ja ķermenis pārvietojas 1 metru, iedarbojoties uz 1 ņūtona spēku, tad ar šo spēku tiek veikts 1 džouls.

Darba vienība ir nosaukta angļu zinātnieka Džeimsa Preskota Džoula vārdā.

3. attēls. Džeimss Preskots Džouls (1818–1889)

No darba aprēķināšanas formulas izriet, ka ir trīs gadījumi, kad darbs ir vienāds ar nulli.

Pirmais gadījums ir tad, kad uz ķermeni iedarbojas spēks, bet ķermenis nekustas. Piemēram, uz māju iedarbojas milzīgs gravitācijas spēks. Bet viņa nestrādā, jo māja ir nekustīga.

Otrais gadījums ir tad, kad ķermenis pārvietojas pēc inerces, tas ir, uz to neiedarbojas nekādi spēki. Piemēram, kosmosa kuģis pārvietojas starpgalaktiskajā telpā.

Trešais gadījums ir tad, kad spēks iedarbojas uz ķermeni perpendikulāri ķermeņa kustības virzienam. Šajā gadījumā, lai gan ķermenis kustas un uz to iedarbojas spēks, tomēr ķermeņa kustība nenotiek spēka virzienā.

4. att. Trīs gadījumi, kad darbs ir vienāds ar nulli

Jāsaka arī, ka spēka darbs var būt negatīvs. Tā tas būs, ja notiks ķermeņa kustība pret spēka virzienu. Piemēram, kad celtnis ar trosi paceļ kravu virs zemes, gravitācijas spēks ir negatīvs (un kabeļa augšupvērstā spēka darbs, gluži pretēji, ir pozitīvs).

Pieņemsim, ka, veicot būvdarbus, bedre ir jāpārklāj ar smiltīm. Ekskavatoram būtu vajadzīgas vairākas minūtes, lai to izdarītu, un strādniekam ar lāpstu būtu jāstrādā vairākas stundas. Bet būtu izpildījis gan ekskavators, gan strādnieks tas pats darbs.

5. att. Vienu un to pašu darbu var veikt dažādos laikos

Lai raksturotu darba ātrumu fizikā, tiek izmantots lielums, ko sauc par jaudu.

Jauda ir fizisks lielums, kas vienāds ar darba attiecību pret tā izpildes laiku.

Jauda ir norādīta ar latīņu burtu N.

SI jaudas mērvienība ir vats.

Viens vats ir jauda, ar kuru vienā sekundē tiek paveikts viens džouls.

Jaudas mērvienība ir nosaukta angļu zinātnieka un tvaika dzinēja izgudrotāja Džeimsa Vata vārdā.

6. attēls. Džeimss Vats (1736–1819)

Apvienojiet darba aprēķina formulu ar jaudas aprēķināšanas formulu.

Tagad atcerieties, ka ķermeņa noietā ceļa attiecība, S, līdz pārvietošanās brīdim t ir ķermeņa ātrums v.

Pa šo ceļu, jauda ir vienāda ar spēka skaitliskās vērtības un ķermeņa ātruma spēka virzienā reizinājumu.

Šo formulu ir ērti izmantot, risinot problēmas, kurās spēks iedarbojas uz ķermeni, kas pārvietojas ar zināmu ātrumu.

Bibliogrāfija

Lukašiks V.I., Ivanova E.V. Uzdevumu krājums fizikā izglītības iestāžu 7.-9.klasei. - 17. izd. - M.: Apgaismība, 2004.
Peryshkin A.V. Fizika. 7 šūnas - 14. izd., stereotips. - M.: Bustards, 2010.
Peryshkin A.V. Fizikas uzdevumu krājums, 7.-9.klase: 5.izd., stereotips. - M: Eksāmenu izdevniecība, 2010. gads.

Interneta portāls Physics.ru ().
Interneta portāls Festival.1september.ru ().
Interneta portāls Fizportal.ru ().
Interneta portāls Elkin52.narod.ru ().

Mājasdarbs

Kad darbs ir vienāds ar nulli?
Kāds darbs tiek veikts ceļā, kas noiets spēka virzienā? Vai pretējā virzienā?
Kādu darbu veic berzes spēks, kas iedarbojas uz ķieģeli, kad tas pārvietojas 0,4 m? Berzes spēks ir 5 N.