Viena iš svarbiausių mechanikos sąvokų yra jėgos darbas .

Jėgos darbas

Viskas fiziniai kūnai mus supančiame pasaulyje jie paleidžiami jėga. Jei judantį kūną praeinančia ar priešinga kryptimi veikia jėga ar kelios jėgos iš vieno ar kelių kūnų, jie sako, kad darbas vyksta .

Tai yra, mechaninį darbą atlieka jėga, veikianti kūną. Taigi elektrinio lokomotyvo traukos jėga vairuoja visą traukinį, taip sukurdama mechaninis darbas... Dviratį varo dviratininko kojų raumenų jėga. Todėl ši jėga atlieka ir mechaninį darbą.

Fizikoje jėgos darbas vadinamas fiziniu dydžiu, lygus produktui jėgos modulis, jėgos taikymo taško poslinkio modulis ir kampo tarp jėgos ir poslinkio kosinusų kosinusas.

A = F s cos (F, s) ,

kur F jėgos modulis,

s - judėjimo modulis .

Darbas visada atliekamas, jei kampas tarp jėgos ir poslinkio vėjų nėra lygus nuliui. Jei jėga veikia priešinga judėjimo krypčiai, darbo kiekis yra neigiamas.

Darbas neatliekamas, jei kūnas nėra veikiamas jėgų arba kampas tarp panaudotos jėgos ir judėjimo krypties yra 90 ° (cos 90 ° = 0).

Jei arklys traukia vežimėlį, tada arklio raumenų jėga arba traukos jėga, nukreipta išilgai vežimėlio krypties, atlieka darbą. Ir traukos jėga, kuria vairuotojas spaudžia vežimėlį, neatlieka darbo, nes ji nukreipta žemyn, statmena judėjimo krypčiai.

Jėgos darbas yra skaliarinis dydis.

SI darbo vienetas - džaulis. 1 džaulis yra darbas, kurį 1 niutono jėga atlieka 1 m atstumu, jei jėgos ir poslinkio kryptys sutampa.

Jei kūną ar materialų tašką veikia kelios jėgos, jos kalba apie darbą, kurį atlieka jų jėga.

Jei taikoma jėga nėra pastovi, tada jos darbas apskaičiuojamas kaip integralas:

Galia

Jėga, judanti kūną, atlieka mechaninį darbą. Tačiau kaip šis darbas atliekamas greitai ar lėtai, kartais labai svarbu žinoti praktikoje. Juk tą patį darbą galima atlikti ir skirtingu laiku... Didelio elektros variklio darbą gali atlikti mažas variklis. Tačiau jam tai užtruks daug ilgiau.

Mechanikoje yra vertybė, apibūdinanti darbo greitį. Šis kiekis vadinamas galia.

Galia yra tam tikro laiko atlikto darbo ir šio intervalo vertės santykis.

N = A / ∆ t

A-pirmenybė A = F s cos α , a s / ∆ t = v , vadinasi

N = F v cos α = F v ,

kur F - jėga, v greitis, α - kampas tarp jėgos ir greičio krypties.

Tai yra galia - tai jėgos vektoriaus skaliarinis sandauga pagal kūno greičio vektorių.

Tarptautinėje SI sistemoje galia matuojama vatais (W).

1 vato galia yra 1 džaulis (J) darbas, atliktas per 1 sekundę.

Galia gali būti padidinta padidinus darbą atliekančią jėgą arba darbo greitį.

Kiekvienas judantis kūnas gali būti apibūdinamas darbu. Kitaip tariant, jis apibūdina jėgų veikimą.

Darbas apibrėžiamas taip:
Jėgos modulio ir kūno nueito kelio sandauga, padauginta iš kampo tarp jėgos ir judėjimo kosinuso.

Darbas matuojamas džauliais:
1 [J] = = [kg * m2 / s2]

Pavyzdžiui, kūnas A, veikiamas 5 N jėgos, praėjo 10 m. Nustatykite kūno atliktą darbą.

Kadangi judėjimo kryptis ir jėgos veikimas sutampa, kampas tarp jėgos vektoriaus ir poslinkio vektoriaus bus lygus 0 °. Formulė supaprastinta, nes 0 ° kampo kosinusas yra 1.

Pakeitus pradinius parametrus į formulę, randame:
A = 15 J.

Apsvarstykite kitą pavyzdį - kūnas, kurio masė 2 kg, judėjo 6 m / s2 pagreičiu, praėjo 10 m. Nustatykite kūno atliktą darbą, jei jis judėtų palenkta plokštuma aukštyn 60 ° kampu.

Pirmiausia apskaičiuokime, kokią jėgą reikia pritaikyti, kad kūnas įgautų 6 m / s2 pagreitį.

F = 2 kg * 6 m / s2 = 12 H.
Veikiant 12H jėgai, kūnas praėjo 10 m. Darbą galima apskaičiuoti pagal jau žinomą formulę:

Kur yra lygus 30 °. Pakeitus pradinius duomenis į formulę, gauname:
A = 103, 2 J.

Galia

Daugelis mašinų ir mechanizmų atlieka tą patį darbą skirtingu laikotarpiu. Norint juos palyginti, pristatoma galios sąvoka.
Galia yra vertė, rodanti per laiko vienetą atlikto darbo kiekį.

Galia matuojama vatais, po škotų inžinieriaus Jameso Wato.
1 [Watt] = 1 [J / s].

Pavyzdžiui, didelis kranas per 1 minutę pakėlė 10 tonų svorio krovinį į 30 m aukštį. Mažas kranas per 1 min pakėlė 2 tonas plytų į tą patį aukštį. Palyginkite krano pajėgumus.
Apibrėžkime kranų atliekamus darbus. Krovinys pakyla 30 m, įveikiant traukos jėgą, todėl jėga, išleista kroviniui pakelti, bus lygi Žemės ir krovinio sąveikos jėgai (F = m * g). Ir darbas yra jėgų rezultatas, kurį nuvažiavo kroviniai, tai yra aukštis.

Dideliam kranui A1 = 10 000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 3 000 000 J, o mažam - A2 = 2000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 600 000 J.
Galingumą galima apskaičiuoti padalijus darbą iš laiko. Abu kranai krovinį pakėlė per 1 minutę (60 sekundžių).

Taigi:
N1 = 3 000 000 J / 60 s = 50 000 W = 50 kW.
N2 = 600 000 J / 60 s = 10 000 W = 10 kW.
Iš aukščiau pateiktų duomenų aiškiai matyti, kad pirmasis kranas yra 5 kartus galingesnis už antrąjį.

Pamokos tikslai:

• Susipažinkite su galia kaip nauju fiziniu dydžiu;
• Ugdyti gebėjimą išvesti formules, naudojant būtinas praeities pamokų žinias; ugdyti loginį mąstymą, gebėjimą analizuoti, daryti išvadas;
• Taikykite fizikos žinias aplinkiniam pasauliui.

Užsiėmimų metu

„Ir amžina kova! Poilsis tik mūsų svajonėse
Per kraują ir dulkes ...
Stepių kumelė skraido, skrenda
Ir glamžo plunksnų žolę ...
Ir pabaigos nėra! Verstai mirksi, statūs ...
Sustabdyti! ... nėra ramybės! Stepių kumelė lekia! "

A. Blokas „Kulikovo lauke“ (1908 m. Birželio mėn.). (1 skaidrė).

Šios dienos pamoką norėčiau pradėti užduodamas jums klausimus. (2 skaidrė).

1. Ar manote, kad arklys turi ką nors bendro su fizika?

2. Kokia arklio fizinė dimensija?

Galia- Teisingai, tai yra mūsų pamokos tema. Užsirašykime į sąsiuvinį.

Iš tiesų automobilių ir transporto priemonių variklių galia vis dar matuojama arklio galia. Šiandien pamokoje sužinosime viską apie galią fizikos požiūriu. Pagalvokime kartu ir apibrėžkime, ką turime žinoti apie galią kaip fizinį kiekį.

Yra fizinių dydžių tyrimo planas: (3 skaidrė).

1. Apibrėžimas;
2. Vektorius arba skaliaras;
3. Raidžių žymėjimas;
4. Formulė;
5. Matavimo prietaisas;
6. Matavimo vienetas.

Šis planas bus mūsų pamokos tikslas.

Pradėkime nuo realaus gyvenimo pavyzdžio. Norėdami laistyti augalus, turite gauti vandens statinę. Vanduo yra šulinyje. Jūs turite pasirinkimą: piešti kibiru arba siurbliu. Priminsiu, kad abiem atvejais mechaninis darbas šiuo atveju bus tas pats. Žinoma, dauguma pasirinks siurblį.

Klausimas: Kuo skiriasi tas pats darbas?

Atsakymas: Siurblys šį darbą atliks greičiau, t.y. praleis mažiau laiko.

1) Fizinis kiekis, kuris apibūdina darbo greitį, vadinamas galia. (4 skaidrė).

2) Skalaras, nuo neturi krypties.

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

Šio galios vieneto pavadinimas suteiktas garų variklio anglų išradėjo (1784 m.) Jameso Wato garbei. (5 skaidrė).

6) 1 W = galia, kuria 1 J darbas atliekamas per 1 s. (6 skaidrė).

Lėktuvai, automobiliai, laivai ir kitos transporto priemonės dažnai juda pastoviu greičiu. Pavyzdžiui, greitkeliuose automobilis ilgą laiką gali judėti 100 km / h greičiu (7 skaidrė).

Kyla klausimas: kas lemia tokių kūnų judėjimo greitį?

Pasirodo, kad tai tiesiogiai priklauso nuo automobilio variklio galios.

Žinodami galios formulę, mes išvesime kitą, tačiau tam prisiminkime pagrindinę mechaninio darbo formulę.

Mokinys eina prie lentos išvesti formulės. (8 skaidrė).

Tegul jėga sutampa su kūno greičiu. Užsirašykime šios jėgos darbo formulę.

1.

2. Esant pastoviam judėjimo greičiui, kūnas kerta formulės nustatytą kelią

Pakaitinis narys originali formulė galia: , mes gauname - galia.

Mes turime kitą galios apskaičiavimo formulę, kurią naudosime spręsdami problemas.

Galia visada nurodyta pase techninis prietaisas... Šiuolaikiniuose automobilių techniniuose duomenų lapuose yra stulpelis:

Variklio galia: kW / AG

Todėl tarp šių galios vienetų yra ryšys.

Klausimas: Iš kur atsirado šis galios vienetas? (11 skaidrė).

J. Watt sugalvojo mechaninę galią išmatuoti „arklio galia“. Jo pasiūlytas galios vienetas buvo labai populiarus, tačiau 1948 m. Generalinė svorių ir matų konferencija tarptautinėje vienetų sistemoje įvedė naują galios vienetą - vatus. (12 skaidrė).

1 val. = 735,5 W.

1 W =, 00013596 AG

Šiuolaikinių automobilių talpos pavyzdžiai. (13.14 skaidrė).

Skirtingi varikliai turi skirtingas galias.

Pamoka, puslapis 134, 5 lentelė.

Klausimas: Kokia yra žmogaus galia?

Vadovėlio tekstas, § 54. Asmens valdžia normalios sąlygos vidutiniškai dirba 70-80 vatų. Šokinėdamas, lipdamas laiptais žmogus gali išvystyti galią iki 730 W, o kai kuriais atvejais ir daugiau.

Klausimas: O kuo „gyvi varikliai“ skiriasi nuo mechaninių? (15 skaidrė).

Atsakymas: Tai, kad „gyvi varikliai“ gali kelis kartus pakeisti savo galią.

Medžiagos tvirtinimas.

1. Papasakokite mums viską, ką žinote apie galią. Atsakymas yra pagal fizinio kiekio tyrimo planą.

Atsakymas: N ≈ 2,9 kW.

1. 54 skirsnis.
2. Įrašykite galios formules į formulių lentelę.
3. Kontrolė. 29 (2,5) - 1 lygis.
4. Kontrolė. 29 (1.3) - 2 lygis.
5. Kontrolė. 29 (1.4) - 3 lygis.
6. 18 užduotis - papildomam įvertinimui (ant popieriaus lapų).

Literatūra:

1. A.V. Peryshkin „Fizikos vadovėlis 7 klasei“, Bustardas, Maskva, 2006 m.
2. A. Blokas „Kulikovo lauke“.
3. 1C: Fizikos mokyklos 7 klasė

Kas yra jėga ir galia? Kuo šis rodiklis matuojamas, kokie prietaisai naudojami šiuo atveju ir kaip jie naudojami praktikoje, mes apsvarstysime vėliau straipsnyje.

Jėga

Pasaulyje visi fizinės prigimties kūnai pradeda judėti dėl jėgos. Jo įtakoje, esant artimai ar priešingai kūno judėjimo krypčiai, atliekamas darbas. Taigi jėga veikia kūną.

Taigi dviratis pradeda veikti dėl žmogaus kojų jėgos, o elektrinio lokomotyvo traukos jėga veikia traukinį. Panašus efektas atsiranda su bet kokiais judesiais. Jėgos darbas yra vertė, kuria padauginamas jėgos modulis, jo taikymo taško poslinkio modulis ir kampo tarp šių rodiklių vektorių kosinusas. Formulė šiuo atveju yra tokia:

A = F s cos (F, s)

Jei kampas tarp šių vektorių nėra lygus nuliui, tada darbas visada atliekamas. Be to, jis gali turėti tiek teigiamų, tiek neigiamų verčių. Jokia jėga neveiks kūno 90 ° kampu.

Tarkime, pavyzdžiui, vežimėlį, traukiamą arklio raumenų jėgos. Kitaip tariant, darbą atlieka traukos jėga vežimėlio judėjimo kryptimi. Bet nukreiptas žemyn arba statmenai, neatlieka darbo (beje, arklio galia yra ta, kuria matuojama variklio galia).

Jėgos darbas yra skaliarinis dydis ir matuojamas džauliais. Ji gali būti:

• rezultatyvus (veikiamas kelių jėgų);
• nėra pastovus (tada skaičiavimas atliekamas su integralu).

Galia

Kaip matuojamas šis kiekis? Pirmiausia pažiūrėkime, kas tai yra. Akivaizdu, kad kūno judėjimas prasideda jį gaminančios jėgos sąskaita, tačiau praktiškai, be to, būtina tiksliai žinoti, kaip jis atliekamas.

Darbą galima užbaigti adresu skirtingi terminai... Pavyzdžiui, tą patį veiksmą gali atlikti mažas arba didelis variklis Elektrinis variklis... Vienintelis klausimas, kiek laiko užtruks jo gamyba. Už tokią užduotį atsakingas kiekis yra galia. Ką jis matuoja, paaiškėja iš apibrėžimo - tai yra tam tikro laiko darbo ir jo vertės santykis:

Atlikdami loginius veiksmus, gauname tokią formulę:

tai jėgos vektorių sandauga pagal judėjimo greitį yra galia. Kaip jis matuojamas? Remiantis tarptautine SI sistema, šios vertės matavimo vienetas yra 1 vatas.

Vatai ir kiti galios agregatai

Vatas reiškia galią, kai vienas džaulis darbo atliekamas per vieną sekundę. Paskutinis agregatas buvo pavadintas anglo J. Watt, kuris išrado ir pagamino pirmąjį garo variklį, vardu. Tačiau tuo pačiu metu jis naudojo kitokią vertę - arklio galias, kurios naudojamos ir šiandien. yra maždaug lygus 735,5 vatų.

Taigi, be vatų, galia matuojama metrinėmis arklio galiomis. Ir naudojant labai mažą vertę, taip pat naudojamas „Erg“, lygus dešimčiai iki minusinės septintosios vatų galios. Taip pat galima matuoti vienu masės / jėgos / metrų vienetu per sekundę, kuris yra lygus 9,81 vatui.

Variklio galia

Pavadinta vertė yra viena iš svarbiausių bet kuriame variklyje, kuri gali būti labai skirtingos galios. Pavyzdžiui, elektrinis skustuvas turi šimtąsias kilovatų ir raketą erdvėlaivis iš viso milijonai.

Dėl skirtinga apkrova tam tikram greičiui palaikyti reikalinga skirtinga galia. Pavyzdžiui, automobilis taps sunkesnis, jei į jį įdėsite daugiau krovinio. Tada kelias padidės. Todėl, norint išlaikyti tokį patį greitį kaip ir nepakrautos būsenos, reikia daugiau galios. Atitinkamai variklis sunaudos daugiau degalų. Šis faktas yra žinomas visiems vairuotojams.

Tačiau dideliu greičiu taip pat svarbi mašinos inercija, kuri yra tiesiogiai proporcinga jos masei. Patyrę vairuotojai, žinantys šį faktą, randa vairuodami geriausias derinys degalų ir greičio, kad būtų sunaudota mažiau benzino.

Maitinimo srovė

Kaip matuojama dabartinė galia? Tame pačiame SI vienete. Jis gali būti matuojamas tiesiogiai arba netiesiogiai.

Pirmasis metodas įgyvendinamas naudojant vatmetrą, kuris sunaudoja daug energijos ir labai apkrauna srovės šaltinį. Su jo pagalba jis matuojamas nuo dešimties ar daugiau vatų. Netiesioginis metodas naudojamas, kai reikia išmatuoti mažas vertes. Prietaisai yra ampermetras ir voltmetras, prijungti prie vartotojo. Formulė šiuo atveju atrodys taip:

Turėdami žinomą atsparumą apkrovai, mes matuojame per ją tekančią srovę ir nustatome galią taip:

P = I 2 ∙ R n.

Pagal formulę P = I 2 / R n taip pat galima apskaičiuoti dabartinę galią.

Taip pat ne paslaptis, kaip jis matuojamas trifaziame srovės tinkle. Tam naudojamas jau pažįstamas prietaisas - vatmetras. Be to, problemą galima išspręsti naudojant vieną, dvi ar net tris priemones. Pavyzdžiui, keturių laidų instaliacijai reikės trijų įrenginių. Ir trijų laidų su nesubalansuota apkrova - du.