Et af de vigtigste mekanikbegreber er styrkearbejde .

Arbejde med magt

Alt fysiske kroppe i verden omkring os sættes de i gang med magt. Hvis et bevægeligt legeme i en forbigående eller modsat retning påvirkes af en kraft eller flere kræfter fra et eller flere legemer, siger de, at arbejde der er i gang .

Det vil sige, at det mekaniske arbejde udføres af den kraft, der virker på kroppen. Så et trækkraft på et elektrisk lokomotiv driver hele toget og derved gør mekanisk arbejde... Cyklen drives af muskelkraften i cyklistens ben. Derfor udfører denne kraft også mekanisk arbejde.

I fysik styrkearbejde kaldes en fysisk størrelse, lig med produktet kraftmodul, forskydningsmodul for anvendelsespunktet for kraften og cosinus for vinklen mellem kraftvektorerne og forskydningen.

A = F s cos (F, s) ,

hvor F kraftmodul,

s - bevægelsesmodul .

Der arbejdes altid, hvis vinklen mellem kraft og forskydningsvind ikke er nul. Hvis kraften virker i den modsatte retning af bevægelsesretningen, er mængden af ​​arbejde negativ.

Arbejde udføres ikke, hvis kroppen ikke påvirkes af kræfter, eller hvis vinklen mellem den påførte kraft og bevægelsesretningen er 90 ° (cos 90 ° = 0).

Hvis hesten trækker vognen, gør hestens muskelkraft eller trækkraft, der er rettet langs vognens retning, arbejdet. Og tyngdekraften, som føreren presser på vognen, udfører ikke arbejde, da den er rettet nedad, vinkelret på bevægelsesretningen.

Kraftværket er en skalær mængde.

SI arbejdsenhed - joule. 1 joule er det arbejde, en kraft på 1 newton udfører i en afstand af 1 m, hvis kraftens og forskydningens retninger falder sammen.

Hvis flere kræfter virker på et legeme eller materielt punkt, taler de om arbejdet udført af deres resulterende kraft.

Hvis den anvendte kraft ikke er konstant, beregnes dens arbejde som en integral:

Strøm

Kraften, der sætter kroppen i gang, udfører mekanisk arbejde. Men hvordan dette arbejde udføres hurtigt eller langsomt, er nogle gange meget vigtigt at vide i praksis. Det samme arbejde kan jo udføres i anden tid... Arbejdet med en stor elmotor kan udføres af en lille motor. Men det vil tage ham meget længere tid til dette.

I mekanik er der en værdi, der kendetegner arbejdets hastighed. Denne mængde kaldes strøm.

Effekt er forholdet mellem det arbejde, der udføres i et bestemt tidsrum, til værdien af ​​dette interval.

N = A / ∆ t

A-priory A = F s cos α , a s / ∆ t = v , derfor

N = F v cos α = F v ,

hvor F - kraft, v hastighed, α - vinklen mellem kraftretningen og hastighedsretningen.

Det er strøm - dette er skalarproduktet af kraftvektoren ved hjælp af kroppens hastighedsvektor.

I det internationale SI -system måles effekten i watt (W).

Effekt på 1 watt er 1 joule (J) arbejde udført på 1 sekund (er).

Magt kan øges ved at øge kraften, der udfører arbejdet, eller den hastighed, hvormed arbejdet udføres.

Hver krop, der bevæger sig, kan karakteriseres ved arbejde. Med andre ord kendetegner det kræfternes handling.

Arbejde defineres som:
Produktet af kraftmodulet og den vej, som kroppen rejste, ganget med cosinus af vinklen mellem kraftens og bevægelsens retning.

Arbejdet måles i Joule:
1 [J] = = [kg * m2 / s2]

For eksempel passerede krop A under påvirkning af en kraft på 5 N 10 m. Bestem det arbejde, kroppen udførte.

Da bevægelsesretningen og kraftens virkning falder sammen, vil vinklen mellem kraftvektoren og forskydningsvektoren være 0 °. Formlen er forenklet, fordi cosinus for en vinkel ved 0 ° er 1.

Ved at erstatte de indledende parametre i formlen finder vi:
A = 15 J.

Overvej et andet eksempel, et legeme med en masse på 2 kg, der bevæger sig med en acceleration på 6 m / s2, passerede 10 m. Bestem det arbejde, kroppen udførte, hvis det bevægede sig langs et skråt plan opad i en vinkel på 60 °.

Lad os først beregne, hvilken kraft der skal påføres for at give kroppen en acceleration på 6 m / s2.

F = 2 kg * 6 m / s2 = 12 H.
Under virkningen af ​​en kraft på 12H passerede kroppen 10 m. Arbejdet kan beregnes ved hjælp af den allerede kendte formel:

Hvor, er lig med 30 °. Ved at erstatte de indledende data i formlen får vi:
A = 103, 2 J.

Strøm

Mange maskiner og mekanismer udfører det samme job over forskellige tidsperioder. For at sammenligne dem introduceres magtbegrebet.
Strøm er en værdi, der viser mængden af ​​udført arbejde pr. Tidsenhed.

Effekt måles i watt efter den skotske ingeniør James Watt.
1 [Watt] = 1 [J / s].

For eksempel løftede en stor kran en last på 10 tons til en højde på 30 m på 1 minut. En lille kran løftede 2 tons mursten til samme højde på 1 min. Sammenlign krankapacitet.
Lad os definere det arbejde, kranerne udfører. Belastningen stiger 30m, mens den overvinder tyngdekraften, så kraften, der bruges på at løfte lasten, vil være lig med interaktionskraften mellem jorden og belastningen (F = m * g). Og arbejde er et produkt af kræfter i den afstand, lasterne tilbagelægger, det vil sige i højden.

For en stor kran A1 = 10.000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 3.000.000 J og for en lille A2 = 2.000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 600.000 J.
Effekt kan beregnes ved at dividere arbejdet med tid. Begge kraner løftede lasten på 1 minut (60 sekunder).

Derfor:
N1 = 3.000.000 J / 60 s = 50.000 W = 50 kW.
N2 = 600.000 J / 60 s = 10.000 W = 10 kW.
Af ovenstående data ses det tydeligt, at den første kran er 5 gange mere kraftfuld end den anden.

Lektionens mål:

• Bliv bekendt med magt som en ny fysisk størrelse;
• Udvikle evnen til at udlede formler ved hjælp af den nødvendige viden fra tidligere lektioner; udvikle logisk tænkning, evnen til at analysere, drage konklusioner;
• Anvend viden om fysik til verden omkring dig.

I timerne

“Og en evig kamp! Hvil kun i vores drømme
Gennem blod og støv ...
Steppehoppen flyver, flyver
Og krøller fjergræs ...
Og der er ingen ende! Versts blinker, stejle ...
Hold op! ... der er ingen fred! Steppehoppen galoperer! "

A. Blok "På Kulikovo -feltet" (juni 1908). (Slide 1).

Dagens lektion Jeg vil starte med at stille dig spørgsmål. (Slide 2).

1. Tror du, at hesten har noget med fysik at gøre?

2. Hvad er hestens fysiske dimension?

Strøm- rigtigt, det er emnet for vores lektion. Lad os skrive det ned i en notesbog.

Faktisk måles effekten af ​​motorer i biler og køretøjer stadig i hestekræfter. I dag i lektionen lærer vi alt om magt ud fra fysikens synspunkt. Lad os tænke sammen og definere, hvad vi har brug for at vide om magt som en fysisk størrelse.

Der er en plan for undersøgelse af fysiske størrelser: (Slide 3).

1. Definition;
2. Vektor eller skalar;
3. Brevbetegnelse;
4. Formel;
5. Måleindretning;
6. Måleenhed.

Denne plan vil være målet for vores lektion.

Lad os starte med et eksempel fra det virkelige liv. Du skal få en tønde vand til at vande planterne. Vandet er i brønden. Du har et valg: tegne med en spand eller med en pumpe. Lad mig minde dig om, at det mekaniske arbejde, der udføres i dette tilfælde, vil være det samme i begge tilfælde. Selvfølgelig vil de fleste af jer vælge pumpen.

Spørgsmål: Hvad er forskellen, når det samme arbejde udføres?

Svar: Pumpen vil udføre dette job hurtigere, dvs. vil bruge mindre tid.

1) Fysisk mængde, som kendetegner arbejdets hastighed, kaldes magt. (Slide 4).

2) Skalar, siden har ingen retning.

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

Navnet på denne kraftenhed er givet til ære for den engelske opfinder af dampmaskinen (1784), James Watt. (Slide 5).

6) 1 W = effekt, hvor 1 J arbejde udføres på 1 s. (Dias 6).

Fly, biler, skibe og andre køretøjer bevæger sig ofte med en konstant hastighed. For eksempel kan en bil bevæge sig på motorveje i lang tid med en hastighed på 100 km / t (dias 7).

Spørgsmålet er: hvad bestemmer bevægelseshastigheden for sådanne kroppe?

Det viser sig, at det direkte afhænger af bilens motoreffekt.

Når vi kender effektformlen, vil vi udlede en anden, men lad os huske den grundlæggende formel for mekanisk arbejde.

Eleven går til tavlen for at udlede formlen. (Slide 8).

Lad kraften falde sammen i retning med kroppens hastighed. Lad os nedskrive formlen for arbejdet med denne kraft.

1.

2. Ved en konstant bevægelseshastighed krydser kroppen stien, der er bestemt af formlen

Stedfortræder i original formel strøm: , vi får - strøm.

Vi har en anden formel til beregning af effekten, som vi vil bruge, når vi løser problemer.

Magt er altid angivet i passet teknisk enhed... Og i moderne tekniske datablade for biler er der en kolonne:

Motoreffekt: kW / hk

Derfor er der en relation mellem disse magt enheder.

Spørgsmål: Hvor kom denne kraftenhed fra? (Slide 11).

J. Watt kom på ideen om at måle mekanisk effekt i "hestekræfter". Den enhed, han foreslog, var meget populær, men i 1948 introducerede General Conference of Weight and Measures en ny kraftenhed i det internationale enhedssystem - watt. (Slide 12).

1 h.p. = 735,5 W.

1 W =, 00013596 hk

Eksempler på moderne bilers kapacitet. (Slide 13.14).

Forskellige motorer har forskellige kræfter.

Vejledning, side 134, tabel 5.

Spørgsmål: Hvad er en persons magt?

Tekst til lærebogen, § 54. En persons magt kl normale forhold arbejdet er i gennemsnit 70-80 watt. Ved at springe, løbe op ad trapper kan en person udvikle effekt op til 730 W, og i nogle tilfælde endnu mere.

Spørgsmål: Og hvordan adskiller "levende motorer" sig fra mekaniske? (Slide 15).

Svar: Det faktum, at "levende motorer" kan ændre deres effekt flere gange.

Sikring af materialet.

1. Fortæl os alt, hvad du ved om magt. Svaret er i henhold til planen for undersøgelse af en fysisk mængde.

Svar: N ≈ 2,9 kW.

1. Afsnit 54.
2. Skriv effektformlerne i formeltabellen.
3. Styring. 29 (2.5) - 1 niveau.
4. Styring. 29 (1.3) - niveau 2.
5. Styring. 29 (1.4) - 3 niveau.
6. Opgave 18 - for yderligere vurdering (på stykker papir).

Litteratur:

1. A.V. Peryshkin "Fysik lærebog for klasse 7", Bustard, Moskva, 2006.
2. A. Bloker "På Kulikovo -feltet".
3. 1C: Fysisk Skole 7. klasse

Hvad er styrke og kraft? Hvad denne indikator måles i, hvilke enheder der bruges i dette tilfælde, og hvordan de bruges i praksis, vil vi overveje senere i artiklen.

Kraft

I verden begynder alle legemer af fysisk natur at bevæge sig på grund af kraft. Under dens indflydelse, med en forbigående eller modsat retning af kropsbevægelse, arbejdes der. Således udøves en kraft på kroppen.

Så cyklen starter på grund af kraften i menneskelige ben, og trækkraften fra det elektriske lokomotiv virker på toget. En lignende effekt sker med enhver bevægelse. Kraftværket er den værdi, i hvilken kraftens modul, forskydningsmodulet for dets anvendelsespunkt og cosinus for vinklen mellem vektorer for disse indikatorer multipliceres. Formlen i dette tilfælde er som følger:

A = F s cos (F, s)

Hvis vinklen mellem disse vektorer ikke er nul, udføres arbejdet altid. Desuden kan den have både positive og negative værdier. Ingen kraft vil påvirke kroppen i en vinkel på 90 °.

Overvej f.eks. En vogn trukket af en hests muskelstyrke. Med andre ord udføres arbejdet af trækkraften i vognens bevægelsesretning. Men rettet nedad eller vinkelret gør arbejdet ikke (i øvrigt er hestekræfter, hvad motoreffekten måles i).

Kraftværket er en skalær mængde og måles i joule. Hun kan være:

• resulterende (når de udsættes for flere kræfter);
• ikke konstant (derefter udføres beregningen med et integral).

Strøm

Hvordan måles denne værdi? Lad os først se på, hvad det er. Det er klart, at kroppens bevægelse begynder på bekostning af den kraft, der gør det. Men i praksis er det ud over dette nødvendigt at vide præcis, hvordan det udføres.

Arbejdet kan afsluttes kl forskellige vilkår... For eksempel kan den samme handling udføres af en lille motor eller en stor Elektrisk motor... Det eneste spørgsmål er, hvor lang tid det vil tage at producere det. Den mængde, der er ansvarlig for en sådan opgave, er magt. I hvad det måles, bliver det klart af definitionen - dette er forholdet mellem arbejde i et bestemt tidspunkt og dets værdi:

Ved logiske handlinger kommer vi til følgende formel:

det vil sige, at produktet af kraftvektorerne ved bevægelseshastigheden er magt. Hvordan måles det? Ifølge det internationale SI -system er måleenheden for denne værdi 1 Watt.

Watt og andre kraftenheder

Watt betyder strøm, hvor en joule arbejde udføres på et sekund. Den sidste enhed blev opkaldt efter englænderen J. Watt, der opfandt og byggede den første dampmaskine. Men samtidig brugte han en anden værdi - hestekræfter, som stadig bruges i dag. er cirka lig med 735,5 watt.

Ud over Watts måles effekten således i metriske hestekræfter. Og med en meget lille værdi bruges Erg også, svarende til ti til minus syvende effekt af Watt. Det er også muligt at måle i en masseenhed / kraft / meter pr. Sekund, hvilket er lig med 9,81 watt.

Motoreffekt

Den navngivne værdi er en af ​​de vigtigste i enhver motor, som kan have meget forskellig effekt. For eksempel har en elektrisk barbermaskine hundrededele af en kilowatt og en raket rumskib i millionbeløb.

Til forskellig belastning anden kraft er nødvendig for at opretholde en bestemt hastighed. For eksempel vil en bil blive tungere, hvis du lægger mere belastning i den. Så vil vejen stige. Derfor er der brug for mere strøm for at opretholde den samme hastighed som i ubelastet tilstand. Derfor vil motoren forbruge mere brændstof. Dette kender alle chauffører.

Men ved høj hastighed er maskinens inerti også vigtig, hvilket er direkte proportional med dens masse. Erfarne chauffører, der er klar over dette, finder ud af, når de kører bedste kombination brændstof og hastighed, så der blev brugt mindre benzin.

Strøm

Hvordan måles den nuværende effekt? I samme SI -enhed. Det kan måles direkte eller indirekte.

Den første metode implementeres ved hjælp af et wattmeter, der forbruger betydelig energi og belaster den nuværende kilde kraftigt. Med sin hjælp måles den ud fra ti watt eller mere. Den indirekte metode bruges til at måle små værdier, når det er nødvendigt. Instrumenter til dette er et amperemeter og et voltmeter tilsluttet forbrugeren. Formlen i dette tilfælde vil se sådan ud:

Med en kendt belastningsmodstand måler vi strømmen, der strømmer gennem den, og finder effekten som følger:

P = I 2 ∙ R n.

Ifølge formlen P = I 2 / R n kan den nuværende effekt også beregnes.

Hvordan det måles i et trefaset strømnet er heller ingen hemmelighed. Til dette bruges en allerede kendt enhed - et wattmeter. Desuden kan problemet løses ved hjælp af et, to eller endda tre instrumenter. For eksempel ville en firetrådsinstallation kræve tre enheder. Og for en tretråd med en ubalanceret belastning - to.