Jedan od najvažnijih koncepata mehanike je delo snage .

Rad sile

Sve fizička tijela u svetu oko nas, oni se pokreću silom. Ako na pokretno tijelo u prolaznom ili suprotnom smjeru djeluje sila ili nekoliko sila iz jednog ili više tijela, onda kažu da posao u izradi .

To jest, mehanički rad izvodi sila koja djeluje na tijelo. Dakle, vučna sila električne lokomotive pokreće cijeli voz, čineći tako mehanički radovi... Bicikl pokreće mišićna sila nogu bicikliste. Dakle, ova sila vrši i mehanički rad.

U fizici delo snage naziva se fizička veličina, jednak proizvodu modul sile, modul pomaka tačke primjene sile i kosinus ugla između vektora sile i pomaka.

A = F s cos (F, s) ,

gdje F modul sile,

s - modul pokreta .

Rad se uvijek obavlja ako kut između sile i pomaka vjetra nije nula. Ako sila djeluje u smjeru suprotnom od smjera kretanja, količina rada je negativna.

Rad se ne izvodi ako na tijelo ne djeluju sile ili ako je kut između primijenjene sile i smjera kretanja 90 ° (cos 90 ° = 0).

Ako konj vuče kola, tada mišićna sila konja ili vučna sila, usmjerene uz smjer kolica, rade. A sila gravitacije kojom vozač pritiska kolica ne obavlja posao, jer je usmjerena prema dolje, okomito na smjer kretanja.

Rad sile je skalarna veličina.

SI jedinica rada - džul. 1 džul je rad koji izvrši sila od 1 njutna na udaljenosti od 1 m, ako se pravci sile i pomaka poklapaju.

Ako na tijelo ili materijalnu tačku djeluje više sila, onda govore o radu koji je izvršila njihova rezultantna sila.

Ako primijenjena sila nije konstantna, tada se njen rad izračunava kao integral:

Snaga

Sila koja pokreće tijelo vrši mehanički rad. Ali kako se ovaj posao obavlja, brzo ili sporo, ponekad je vrlo važno znati u praksi. Na kraju krajeva, isti posao se može obaviti u različito vrijeme... Rad velikog elektromotora može se obaviti malim motorom. Ali za to će mu trebati mnogo više vremena.

U mehanici postoji količina koja karakterizira brzinu rada. Ova količina se zove moć.

Snaga je omjer rada obavljenog u određenom vremenskom periodu i vrijednosti ovog intervala.

N = A / ∆ t

A-prioritet A = F s cos α , a s / ∆ t = v , dakle

N = F v cos α = F v ,

gdje F - sila, v brzina, α - kut između smjera sile i smjera brzine.

To je snaga - ovo je skalarni proizvod vektora sile sa vektorom brzine tijela.

U međunarodnom SI sistemu, snaga se mjeri u vatima (W).

Snaga 1 vata je 1 džul (J) rad obavljen u 1 sekundi.

Snaga se može povećati povećanjem sile koja obavlja posao ili brzinom kojom se posao obavlja.

Svako tijelo koje se kreće može se okarakterizirati radom. Drugim riječima, karakterizira djelovanje sila.

Rad se definiše kao:
Produkt modula sile i putanje koju tijelo prelazi pomnoženo s kosinusom kuta između smjera sile i kretanja.

Rad se mjeri u džulima:
1 [J] = = [kg * m2 / s2]

Na primjer, tijelo A pod djelovanjem sile od 5 N, prošlo je 10 m. Odredite rad tijela.

Budući da se smjer kretanja i djelovanje sile poklapaju, kut između vektora sile i vektora pomaka bit će jednak 0 °. Formula je pojednostavljena jer je kosinus ugla pri 0 ° 1.

Zamjenom početnih parametara u formulu, nalazimo:
A = 15 J.

Razmotrimo još jedan primjer, tijelo mase 2 kg, koje se kreće ubrzanjem od 6 m/s2, prešlo je 10 m. Odrediti rad koji je izvršilo tijelo ako se kretalo duž nagnute ravni prema gore pod uglom od 60°.

Prvo izračunajmo koju silu je potrebno primijeniti da bi se tijelu dalo ubrzanje od 6 m / s2.

F = 2 kg * 6 m / s2 = 12 H.
Pod djelovanjem sile od 12H, tijelo je prošlo 10 m. Rad se može izračunati pomoću već poznate formule:

Gdje je jednako 30°. Zamjenom početnih podataka u formulu dobivamo:
A = 103, 2 J.

Snaga

Mnoge mašine i mehanizmi obavljaju isti posao u različitim vremenskim periodima. Za njihovo poređenje, uveden je pojam moći.
Snaga je vrijednost koja prikazuje količinu posla obavljenog po jedinici vremena.

Snaga se mjeri u vatima, nakon škotskog inženjera Jamesa Watta.
1 [Watt] = 1 [J / s].

Na primjer, velika dizalica podigla je teret težak 10 tona na visinu od 30 m za 1 minutu. Mala dizalica je podigla 2 tone cigli na istu visinu za 1 min. Uporedite kapacitete dizalice.
Definirajmo posao koji izvode dizalice. Teret se podiže za 30m, dok savladava silu gravitacije, pa će sila potrošena na podizanje tereta biti jednaka sili interakcije između Zemlje i tereta (F=m*g). A rad je proizvod sila prema prijeđenoj udaljenosti od tereta, odnosno po visini.

Za veliku dizalicu A1 = 10.000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 3.000.000 J, a za malu A2 = 2.000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 600.000 J.
Snaga se može izračunati dijeljenjem rada na vrijeme. Obje dizalice podigle su teret za 1 minut (60 sekundi).

Otuda:
N1 = 3.000.000 J / 60 s = 50.000 W = 50 kW.
N2 = 600.000 J / 60 s = 10.000 W = 10 kW.
Iz gornjih podataka jasno se vidi da je prva dizalica 5 puta snažnija od druge.

Ciljevi časa:

• Upoznajte moć kao novu fizičku veličinu;
• Razviti sposobnost izvođenja formula, koristeći neophodno znanje iz prošlih lekcija; razviti logičko mišljenje, sposobnost analize, donošenje zaključaka;
• Primijenite znanje iz fizike na svijet oko sebe.

Tokom nastave

“I vječna bitka! Odmarajte se samo u našim snovima
Kroz krv i prašinu ...
Stepska kobila leti, leti
I gužva perje ...
I nema kraja! Verste blješte, strme...
Stani! ... nema mira! Stepska kobila galopira! "

A. Blok "Na polju Kulikovo" (jun 1908). (Slajd 1).

Današnju lekciju želim započeti postavljanjem pitanja. (Slajd 2).

1. Mislite li da konj ima ikakve veze s fizikom?

2. Koja je fizička dimenzija konja?

Snaga- Dobro, ovo je tema naše lekcije. Zapišimo to u bilježnicu.

Zaista, snaga motora automobila i vozila i dalje se mjeri u konjskim snagama. Danas ćemo na lekciji naučiti sve o moći sa stanovišta fizike. Hajde da razmislimo zajedno i definišemo šta treba da znamo o moći kao fizičkoj veličini.

Postoji plan za proučavanje fizičkih veličina: (Slide 3).

1. Definicija;
2. Vektor ili skalar;
3. Oznaka slova;
4. Formula;
5. Mjerni uređaj;
6. Jedinica mjere.

Ovaj plan će biti cilj naše lekcije.

Počnimo sa primjerom iz stvarnog života. Za zalijevanje biljaka morate nabaviti bure vode. Voda je u bunaru. Imate izbor: crtati kantom ili pumpom. Podsjećam vas da će u oba slučaja mehanički rad obavljen u ovom slučaju biti isti. Naravno, većina vas će odabrati pumpu.

Pitanje: Koja je razlika kada radite isti posao?

Odgovor: Pumpa će brže obaviti ovaj posao, tj. potrošit će manje vremena.

1) Fizička veličina, koji karakterizira brzinu rada, naziva se snaga. (Slajd 4).

2) Skalarno, od nema smjer.

5) [N] = [1 J/s] =

Naziv ove jedinice snage dat je u čast engleskog izumitelja parne mašine (1784.), James Watt. (Slajd 5).

6) 1 W = snaga pri kojoj se rad od 1 J obavi za 1 s (slajd 6).

Avioni, automobili, brodovi i druga vozila često se kreću konstantnom brzinom. Na primjer, na autoputevima automobil se može dugo kretati brzinom od 100 km / h (slajd 7).

Postavlja se pitanje: šta određuje brzinu kretanja takvih tijela?

Ispostavilo se da to izravno ovisi o snazi ​​motora automobila.

Poznavajući formulu snage, izvest ćemo drugu, ali za to se sjetimo osnovne formule za mehanički rad.

Učenik odlazi na tablu da izvede formulu. (Slajd 8).

Neka se sila poklapa u smjeru sa brzinom tijela. Zapišimo formulu za rad ove sile.

1.

2. Sa konstantnom brzinom kretanja, telo prelazi putanju utvrđenu formulom

Zamijeni za originalna formula snaga: , dobijamo - moć.

Dobili smo još jednu formulu za izračunavanje snage koju ćemo koristiti prilikom rješavanja zadataka.

Snaga je uvijek navedena u pasošu tehnički uređaj... A u modernim tehničkim listovima automobila postoji stupac:

Snaga motora: kW / KS

Dakle, postoji odnos između ovih jedinica moći.

Pitanje: Odakle je došla ova jedinica moći? (Slide 11).

J. Watt je došao na ideju da mehaničku snagu mjeri u "konjskim snagama". Jedinica snage koju je predložio bila je vrlo popularna, ali je 1948. godine Generalna konferencija za utege i mjere uvela novu jedinicu snage u međunarodni sistem jedinica - vati. (Slajd 12).

1 h.p. = 735,5 W.

1 W =, 00013596 KS

Primjeri kapaciteta modernih automobila. (Slajd 13.14).

Različiti motori imaju različite snage.

Vodič, stranica 134, tabela 5.

Pitanje: Koja je moć osobe?

Tekst udžbenika, § 54. Moć osobe na normalnim uslovima rad u prosjeku iznosi 70-80 vati. Skokovima, trčanjem uz stepenice osoba može razviti snagu do 730 W, a u nekim slučajevima i više.

Pitanje: A kako se "živi motori" razlikuju od mehaničkih? (Slajd 15).

Odgovor:Činjenica da "živi motori" mogu promijeniti svoju snagu nekoliko puta.

Osiguravanje materijala.

1. Recite nam sve što znate o moći. Odgovor je prema planu za proučavanje fizičke veličine.

Odgovor: N ≈ 2,9 kW.

1. Član 54.
2. Formule moći upišite u tablicu formula.
3. Kontrola. 29 (2.5) - 1 nivo.
4. Kontrola. 29 (1.3) - nivo 2.
5. Kontrola. 29 (1.4) - 3 nivo.
6. Zadatak 18 - za dodatnu procjenu (na papirićima).

književnost:

1. A.V. Peryshkin "Udžbenik fizike za 7. razred", Bastard, Moskva, 2006.
2. A. Blok "Na polju Kulikovo".
3. 1C: Škola fizike 7. razred

Šta su snaga i moć? U čemu se mjeri ovaj pokazatelj, koji se uređaji koriste u ovom slučaju i kako se koriste u praksi, razmotrit ćemo kasnije u članku.

Force

U svijetu se sva tijela fizičke prirode počinju kretati zbog sile. Pod njegovim utjecajem, s prolaznim ili suprotnim smjerom kretanja tijela, radi se. Dakle, na tijelo djeluje sila.

Dakle, bicikl se pokreće zbog sile ljudskih nogu, a vučna sila električne lokomotive djeluje na vlak. Sličan efekat se dešava sa bilo kojim pokretom. Rad sile je vrijednost u kojoj se množe modul sile, modul pomaka točke primjene i kosinus ugla između vektora ovih pokazatelja. Formula u ovom slučaju je sljedeća:

A = F s cos (F, s)

Ako kut između ovih vektora nije nula, tada se posao uvijek obavlja. Osim toga, može imati i pozitivne i negativne vrijednosti. Nikakva sila neće djelovati na tijelo pod kutom od 90 °.

Uzmimo, na primjer, kolica koja vuče konjska mišićna snaga. Drugim riječima, rad se vrši vučnom silom u smjeru kretanja kolica. Ali usmjeren prema dolje ili okomito, ne radi posao (usput, snaga motora se mjeri u konjskim snagama).

Rad sile je skalarna veličina i mjeri se u džulima. Ona može biti:

• rezultanta (kada je izložena više sila);
• nije konstantan (tada se proračun vrši s integralom).

Snaga

Kako se mjeri ova količina? Prvo, pogledajmo šta je to. Jasno je da kretanje tijela počinje na račun sile koja ga stvara.Međutim, u praksi je potrebno osim toga znati i kako se ono točno izvodi.

Radovi se mogu završiti na adresi različiti termini... Na primjer, istu radnju može izvesti mali ili veliki motor Električni motor... Pitanje je samo koliko će vremena trebati za njegovu proizvodnju. Količina odgovorna za takav zadatak je snaga. U onome što se mjeri, postaje jasno iz definicije - ovo je omjer rada za određeno vrijeme i njegove vrijednosti:

Logičkim radnjama dolazimo do sljedeće formule:

odnosno proizvod vektora sile na brzinu kretanja je snaga. Kako se mjeri? Prema međunarodnom SI sistemu, mjerna jedinica za ovu vrijednost je 1 Watt.

Watt i druge jedinice napajanja

Watt znači snaga, gdje se jedan džul posla obavi u jednoj sekundi. Posljednja jedinica je dobila ime po Englezu J. Wattu, koji je izumio i napravio prvu parnu mašinu. Ali istovremeno je koristio drugu vrijednost - konjske snage, koja se i danas koristi. je približno jednaka 735,5 vati.

Dakle, osim u Wattima, snaga se mjeri i u metričkim konjskim snagama. I s vrlo malom vrijednošću, koristi se i Erg, jednak deset do minus sedma snaga Watta. Takođe je moguće mjeriti u jednoj jedinici mase / sile / metara u sekundi, što je jednako 9,81 vata.

Snaga motora

Navedena vrijednost je jedna od najvažnijih u svakom motoru, koji može biti vrlo različite snage. Na primjer, električni brijač ima stotinke kilovata, a raketa svemirski brod iznosi u milionima.

Za različito opterećenje za održavanje određene brzine potrebna je druga snaga. Na primjer, automobil će postati teži ako u njega stavite veći teret. Tada će se put povećati. Stoga je za održavanje iste brzine kao u neopterećenom stanju potrebno više energije. U skladu s tim, motor će trošiti više goriva. Ova činjenica poznata je svim vozačima.

Ali pri velikoj brzini važna je i inercija mašine, koja je direktno proporcionalna njenoj masi. Iskusni vozači koji su svjesni ove činjenice otkrivaju tokom vožnje najbolja kombinacija goriva i brzine tako da se troši manje benzina.

Struja napajanja

Kako se mjeri trenutna snaga? U istoj jedinici SI. Može se mjeriti direktno ili indirektno.

Prva metoda se provodi pomoću vatmetra, koji troši značajnu energiju i jako opterećuje izvor struje. Uz njegovu pomoć mjeri se od deset vati ili više. Indirektna metoda koristi se kada se mjere male vrijednosti. Instrumenti za to su ampermetar i voltmetar spojeni na potrošača. Formula u ovom slučaju će izgledati ovako:

Sa poznatim otporom opterećenja, mjerimo struju koja teče kroz njega i nalazimo snagu na sljedeći način:

P = I 2 ∙ R n.

Prema formuli P = I 2 / R n, može se izračunati i trenutna snaga.

Način na koji se mjeri u trofaznoj strujnoj mreži također nije tajna. Za to se koristi već poznati uređaj - vatmetar. Štoviše, problem se može riješiti pomoću jednog, dva ili čak tri instrumenta. Na primjer, za četverožičnu instalaciju potrebna su tri uređaja. A za trožilne s neuravnoteženim opterećenjem - dvije.