Základné teoretické informácie
mechanická práca
Energetické charakteristiky pohybu sú predstavené na základe konceptu mechanická práca alebo silová práca. Práca vykonávaná konštantnou silou F, je fyzikálna veličina rovnajúca sa súčinu modulov sily a posunutia, vynásobená kosínusom uhla medzi vektormi sily F a posunutie S:
Práca je skalárna veličina. Môže byť buď kladná (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). O α = 90° práca vykonaná silou je nulová. V sústave SI sa práca meria v jouloch (J). Joule sa rovná práci, ktorú vykoná sila 1 newton na pohyb o 1 meter v smere sily.
Ak sa sila v priebehu času mení, potom na nájdenie práce zostavia graf závislosti sily od posunu a nájdu oblasť obrázku pod grafom - toto je práca:
Príkladom sily, ktorej modul závisí od súradnice (posunu), je elastická sila pružiny, ktorá sa riadi Hookovým zákonom ( F extr = kx).
Moc
Práca vykonaná silou za jednotku času sa nazýva moc. Moc P(niekedy označované ako N) je fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru práce A do časového rozpätia t počas ktorých bola táto práca dokončená:
Tento vzorec počíta priemerný výkon, t.j. moc všeobecne charakterizujúca proces. Práca sa teda dá vyjadriť aj silou: A = Pt(pokiaľ, samozrejme, nie je známa sila a čas vykonania práce). Jednotka výkonu sa nazýva watt (W) alebo 1 joule za sekundu. Ak je pohyb rovnomerný, potom:
Pomocou tohto vzorca môžeme počítať okamžitá sila(napájanie v tento momentčas), ak namiesto rýchlosti dosadíme do vzorca hodnotu okamžitej rýchlosti. Ako vedieť, akú silu počítať? Ak úloha požaduje výkon v určitom časovom bode alebo v určitom bode priestoru, potom sa považuje za okamžitú. Ak sa pýtate na výkon za určité časové obdobie alebo úsek cesty, hľadajte priemerný výkon.
Účinnosť – faktor účinnosti, sa rovná pomeru užitočnej práce k vynaloženej práci alebo užitočnej energie k vynaloženej:
Aká práca je užitočná a čo sa vynakladá, sa určuje podľa stavu konkrétnej úlohy logickým uvažovaním. Napríklad, ak žeriav vykonáva prácu pri zdvíhaní bremena do určitej výšky, potom bude práca pri zdvíhaní bremena užitočná (keďže žeriav bol na to stvorený) a práca, ktorú vykoná elektromotor žeriavu, bude vynaložená. .
Takže užitočná a vynaložená sila nemá striktnú definíciu a nachádza sa logickým uvažovaním. V každej úlohe musíme sami určiť, čo v tejto úlohe bolo cieľom práce ( užitočná práca alebo moc) a aký bol mechanizmus alebo spôsob vykonania všetkej práce (vynaložená sila alebo práca).
Vo všeobecnom prípade účinnosť ukazuje, ako efektívne mechanizmus premieňa jeden typ energie na iný. Ak sa výkon mení v priebehu času, potom sa práca zistí ako plocha obrázku pod grafom výkonu v závislosti od času:
Kinetická energia
Nazýva sa fyzikálna veličina rovnajúca sa polovici súčinu hmotnosti telesa a druhej mocniny jeho rýchlosti kinetická energia tela (energia pohybu):
To znamená, že ak sa auto s hmotnosťou 2000 kg pohybuje rýchlosťou 10 m/s, potom má kinetickú energiu rovnajúcu sa E k \u003d 100 kJ a je schopný vykonať prácu 100 kJ. Táto energia sa môže zmeniť na teplo (keď sa auto zabrzdí, zohrejú sa pneumatiky kolies, vozovka a brzdové kotúče) alebo sa môže vynaložiť na deformáciu auta a karosérie, do ktorej sa auto zrazilo (pri nehode). Pri výpočte kinetickej energie nezáleží na tom, kde sa auto pohybuje, keďže energia, podobne ako práca, je skalárna veličina.
Telo má energiu, ak môže pracovať. Pohybujúce sa teleso má napríklad kinetickú energiu, t.j. energiu pohybu a je schopný vykonávať prácu pri deformácii telies alebo udeľovaní zrýchlenia telesám, s ktorými dôjde ku kolízii.
Fyzikálny význam kinetickej energie: aby bolo teleso v pokoji s hmotnosťou m sa začal pohybovať rýchlosťou v je potrebné vykonať prácu rovnajúcu sa získanej hodnote kinetickej energie. Ak telesná hmota m pohybujúce sa rýchlosťou v, potom na jeho zastavenie je potrebné vykonať prácu rovnajúcu sa jeho počiatočnej kinetickej energii. Pri brzdení je kinetická energia hlavne (okrem prípadov kolízie, kedy je energia využitá na deformáciu) „odobratá“ trecou silou.
Veta o kinetickej energii: práca výslednej sily sa rovná zmene kinetickej energie telesa:
Veta o kinetickej energii platí aj vo všeobecnom prípade, keď sa teleso pohybuje pôsobením meniacej sa sily, ktorej smer sa nezhoduje so smerom pohybu. Túto vetu je vhodné aplikovať pri problémoch zrýchlenia a spomalenia telesa.
Potenciálna energia
Spolu s kinetickou energiou alebo energiou pohybu vo fyzike dôležitá úloha hrá koncept potenciálna energia alebo energia interakcie telies.
Potenciálna energia je určená vzájomnou polohou telies (napríklad polohou telesa voči povrchu Zeme). Pojem potenciálnej energie možno zaviesť len pre sily, ktorých práca nezávisí od trajektórie telesa a je určená len počiatočnou a konečnou polohou (tzv. konzervatívne sily). Práca takýchto síl na uzavretej trajektórii je nulová. Túto vlastnosť má sila gravitácie a sila pružnosti. Pre tieto sily môžeme zaviesť pojem potenciálna energia.
Potenciálna energia telesa v gravitačnom poli Zeme vypočítané podľa vzorca:
Fyzikálny význam potenciálnej energie tela: potenciálna energia sa rovná práci, ktorú vykoná gravitačná sila pri spúšťaní tela na nulovú úroveň ( h je vzdialenosť od ťažiska tela po nulovú hladinu). Ak má telo potenciálnu energiu, potom je schopné vykonávať prácu, keď toto telo padá z výšky h až na nulu. Práca gravitácie sa rovná zmene potenciálnej energie tela, ktorá sa berie s opačným znamienkom:
V úlohách na energiu si často musíte nájsť prácu, aby ste telo zdvihli (prevrátili sa, dostali sa z jamy). Vo všetkých týchto prípadoch je potrebné zvážiť pohyb nie samotného tela, ale iba jeho ťažiska.
Potenciálna energia Ep závisí od voľby nulovej úrovne, teda od voľby pôvodu osi OY. V každom probléme sa z dôvodov pohodlia volí nulová úroveň. Nie samotná potenciálna energia má fyzický význam, ale jej zmena, keď sa telo pohybuje z jednej polohy do druhej. Táto zmena nezávisí od výberu nulovej úrovne.
Potenciálna energia natiahnutej pružiny vypočítané podľa vzorca:
kde: k- tuhosť pružiny. Natiahnutá (alebo stlačená) pružina je schopná uviesť do pohybu teleso, ktoré je k nej pripojené, to znamená odovzdať tomuto telesu kinetickú energiu. Preto má takýto prameň rezervu energie. Stretch alebo Compression X sa musí vypočítať z nedeformovaného stavu tela.
Potenciálna energia elasticky deformovaného telesa sa rovná práci elastickej sily pri prechode z daného stavu do stavu s nulovou deformáciou. Ak v počiatočnom stave bola pružina už deformovaná a jej predĺženie bolo rovné X 1, potom pri prechode do nového stavu s predĺžením X 2, elastická sila vykoná prácu rovnajúcu sa zmene potenciálnej energie s opačným znamienkom (pretože elastická sila je vždy nasmerovaná proti deformácii telesa):
Potenciálna energia pri elastickej deformácii je energia vzájomného pôsobenia jednotlivých častí telesa navzájom pružnými silami.
Práca trecej sily závisí od prejdenej vzdialenosti (tento typ sily, ktorej práca závisí od trajektórie a prejdenej vzdialenosti, sa nazýva: disipatívne sily). Koncept potenciálnej energie pre treciu silu nemožno zaviesť.
Efektívnosť
Faktor účinnosti (COP)- charakteristika účinnosti systému (prístroja, stroja) vo vzťahu k premene alebo prenosu energie. Je určená pomerom použitej užitočnej energie k celkovému množstvu energie prijatej systémom (vzorec už bol uvedený vyššie).
Efektívnosť sa dá vypočítať tak z hľadiska práce, ako aj z hľadiska výkonu. Užitočná a vynaložená práca (sila) je vždy určená jednoduchou logickou úvahou.
V elektromotoroch je účinnosť pomer vykonanej (užitočnej) mechanickej práce k elektrická energia prijaté od zdroja. V tepelných motoroch pomer užitočnej mechanickej práce k množstvu vynaloženého tepla. AT elektrické transformátory- pomer elektromagnetickej energie prijatej v sekundárnom vinutí k energii spotrebovanej primárnym vinutím.
Pojem efektívnosť svojou všeobecnosťou umožňuje porovnávať a hodnotiť z jednotného hľadiska také rozdielne systémy ako napr. jadrové reaktory, elektrické generátory a motory, tepelné elektrárne, polovodičové zariadenia, biologické objekty a pod.
V dôsledku nevyhnutných strát energie trením, zahrievaním okolitých telies atď. Účinnosť je vždy menšia ako jednota. V súlade s tým je účinnosť vyjadrená ako zlomok vynaloženej energie, to znamená ako správny zlomok alebo ako percento, a je to bezrozmerná veličina. Účinnosť charakterizuje, ako efektívne stroj alebo mechanizmus funguje. Účinnosť tepelných elektrární dosahuje 35-40%, spaľovacie motory s preplňovaním a predchladením - 40-50%, dynamá a vysokovýkonné generátory - 95%, transformátory - 98%.
Úlohu, v ktorej potrebujete nájsť efektivitu alebo je známa, musíte začať logickým zdôvodnením – aká práca je užitočná a na čo sa vynakladá.
Zákon zachovania mechanickej energie
plná mechanická energia súčet kinetickej energie (t.j. energie pohybu) a potenciálu (t.j. energie interakcie telies gravitačnými a elastickými silami) sa nazýva:
Ak mechanická energia neprechádza do iných foriem, napríklad do vnútornej (tepelnej) energie, potom súčet kinetickej a potenciálnej energie zostáva nezmenený. Ak sa mechanická energia premení na tepelnú energiu, potom sa zmena mechanickej energie rovná práci trecej sily alebo stratám energie, alebo množstvu uvoľneného tepla atď., Inými slovami, zmena celkovej mechanickej energie je rovná práci vonkajších síl:
Súčet kinetickej a potenciálnej energie telies, ktoré tvoria uzavretý systém(t. j. taký, v ktorom nepôsobia žiadne vonkajšie sily a ich práca je rovná nule) a gravitačné a elastické sily, ktoré na seba vzájomne pôsobia, zostávajú nezmenené:
Toto vyhlásenie vyjadruje zákon zachovania energie (LSE) v mechanických procesoch. Je to dôsledok Newtonových zákonov. Zákon zachovania mechanickej energie je splnený len vtedy, keď telesá v uzavretom systéme na seba vzájomne pôsobia silou pružnosti a gravitácie. Vo všetkých problémoch o zákone zachovania energie budú vždy aspoň dva stavy sústavy telies. Zákon hovorí, že celková energia prvého stavu sa bude rovnať celkovej energii druhého stavu.
Algoritmus na riešenie problémov so zákonom zachovania energie:
- Nájdite body počiatočnej a konečnej polohy tela.
- Napíšte, aké alebo aké energie má telo v týchto bodoch.
- Porovnajte počiatočnú a konečnú energiu tela.
- Pridajte ďalšie potrebné rovnice z predchádzajúcich fyzikálnych tém.
- Vyriešte výslednú rovnicu alebo sústavu rovníc pomocou matematických metód.
Je dôležité poznamenať, že zákon zachovania mechanickej energie umožnil získať spojenie medzi súradnicami a rýchlosťami telesa v dvoch rôzne body trajektórie bez analýzy zákona pohybu telesa vo všetkých medziľahlých bodoch. Aplikácia zákona zachovania mechanickej energie môže výrazne zjednodušiť riešenie mnohých problémov.
AT reálnych podmienkach takmer vždy sa pohybujúce telesá spolu s gravitačnými silami, elastickými silami a inými silami ovplyvňujú trecími silami alebo odporovými silami média. Práca trecej sily závisí od dĺžky dráhy.
Ak medzi telesami, ktoré tvoria uzavretý systém, pôsobia trecie sily, mechanická energia sa nešetrí. Časť mechanickej energie sa premení na vnútornej energie telesá (vykurovanie). Energia ako celok (t. j. nielen mechanická energia) je teda v každom prípade zachovaná.
Pri akýchkoľvek fyzických interakciách energia nevzniká a nezaniká. Mení sa len z jednej formy na druhú. Tento experimentálne zistený fakt vyjadruje základný prírodný zákon - zákon zachovania a premeny energie.
Jedným z dôsledkov zákona zachovania a transformácie energie je tvrdenie, že nie je možné vytvoriť „perpetum mobile“ (perpetuum mobile) – stroj, ktorý by mohol pracovať donekonečna bez spotreby energie.
Rôzne pracovné úlohy
Ak je úlohou nájsť mechanická práca, potom najprv vyberte spôsob, ako ho nájsť:
- Pracovné miesta možno nájsť pomocou vzorca: A = FS cos α . Nájdite silu, ktorá vykonáva prácu, a veľkosť posunutia telesa pri pôsobení tejto sily vo vybranej referenčnej sústave. Všimnite si, že uhol musí byť zvolený medzi vektormi sily a posunutia.
- Prácu vonkajšej sily možno nájsť ako rozdiel medzi mechanickou energiou v konečnej a počiatočnej situácii. Mechanická energia sa rovná súčtu kinetických a potenciálnych energií telesa.
- Prácu vykonanú na zdvihnutie tela konštantnou rýchlosťou možno nájsť podľa vzorca: A = mgh, kde h- výška, do ktorej stúpa ťažisko tela.
- Prácu možno nájsť ako súčin sily a času, t.j. podľa vzorca: A = Pt.
- Prácu možno nájsť ako oblasť postavy pod grafom sily versus posunutie alebo výkonu versus čas.
Zákon zachovania energie a dynamika rotačného pohybu
Úlohy tejto témy sú matematicky pomerne zložité, ale so znalosťou prístupu sú riešené podľa úplne štandardného algoritmu. Pri všetkých problémoch budete musieť zvážiť rotáciu tela vo vertikálnej rovine. Riešenie sa zredukuje na nasledujúcu postupnosť akcií:
- Je potrebné určiť bod, ktorý vás zaujíma (bod, v ktorom je potrebné určiť rýchlosť tela, silu napätia nite, hmotnosť atď.).
- Napíšte druhý Newtonov zákon v tomto bode, vzhľadom na to, že teleso sa otáča, to znamená, že má dostredivé zrýchlenie.
- Napíšte zákon zachovania mechanickej energie tak, aby obsahoval rýchlosť telesa v tom veľmi zaujímavom bode, ako aj charakteristiku stavu telesa v nejakom stave, o ktorom je niečo známe.
- V závislosti od podmienky vyjadrite rýchlosť na druhú z jednej rovnice a dosaďte ju do inej.
- Vykonajte ďalšie potrebné matematické operácie získať konečný výsledok.
Pri riešení problémov nezabudnite, že:
- Podmienkou prejazdu horného bodu pri otáčaní na závitoch pri minimálnej rýchlosti je reakčná sila podpery N v vrcholový bod sa rovná 0. Rovnaká podmienka je splnená pri prechode horným bodom mŕtvej slučky.
- Pri otáčaní na tyči je podmienkou prejdenia celého kruhu: minimálna rýchlosť v hornom bode je 0.
- Podmienkou oddelenia telesa od povrchu gule je, aby reakčná sila podpery v bode oddelenia bola nulová.
Neelastické kolízie
Zákon zachovania mechanickej energie a zákon zachovania hybnosti umožňujú nájsť riešenia mechanických problémov v prípadoch, keď pôsobiace sily nie sú známe. Príkladom takýchto problémov je nárazová interakcia telies.
Náraz (alebo kolízia) Je zvykom nazývať krátkodobú interakciu telies, v dôsledku ktorej dochádza k výrazným zmenám ich rýchlosti. Pri zrážke telies medzi nimi pôsobia krátkodobé nárazové sily, ktorých veľkosť je spravidla neznáma. Preto nie je možné uvažovať interakciu dopadu priamo pomocou Newtonových zákonov. Aplikácia zákonov zachovania energie a hybnosti v mnohých prípadoch umožňuje vylúčiť proces zrážky z úvahy a získať spojenie medzi rýchlosťami telies pred a po zrážke, obísť všetky stredné hodnoty tieto množstvá.
V bežnom živote, v technike a vo fyzike (najmä vo fyzike atómu a elementárnych častíc) sa často musíme zaoberať nárazovou interakciou telies. V mechanike sa často používajú dva modely interakcie nárazu - absolútne elastické a absolútne nepružné nárazy.
Absolútne nepružný dopad Takáto šoková interakcia sa nazýva, pri ktorej sú telesá navzájom spojené (zlepené) a pohybujú sa ďalej ako jedno teleso.
Pri dokonale nepružnom náraze sa mechanická energia nešetrí. Čiastočne alebo úplne prechádza do vnútornej energie telies (ohrievanie). Ak chcete opísať akékoľvek dopady, musíte si zapísať zákon zachovania hybnosti aj zákon zachovania mechanickej energie, berúc do úvahy uvoľnené teplo (veľmi žiaduce je najskôr nakresliť kresbu).
Absolútne elastický náraz
Absolútne elastický náraz sa nazýva zrážka, pri ktorej sa zachováva mechanická energia sústavy telies. V mnohých prípadoch sa zrážky atómov, molekúl a elementárnych častíc riadia zákonmi absolútne elastického nárazu. Pri absolútne elastickom náraze je spolu so zákonom zachovania hybnosti splnený zákon zachovania mechanickej energie. Jednoduchým príkladom dokonale elastickej zrážky by bol centrálny náraz dvoch biliardových gúľ, z ktorých jedna bola pred zrážkou v pokoji.
stredový razník loptičky sa nazýva kolízia, pri ktorej sú rýchlosti loptičiek pred a po dopade smerované pozdĺž čiary stredov. Pomocou zákonov zachovania mechanickej energie a hybnosti je teda možné určiť rýchlosti guľôčok po zrážke, ak sú známe ich rýchlosti pred zrážkou. Centrálny dopad sa v praxi realizuje veľmi zriedka, najmä ak ide o zrážky atómov alebo molekúl. Pri necentrálnej elastickej zrážke nie sú rýchlosti častíc (gulí) pred a po zrážke nasmerované pozdĺž tej istej priamky.
Špeciálnym prípadom necentrálneho elastického nárazu je zrážka dvoch biliardových gúľ rovnakej hmotnosti, z ktorých jedna bola pred zrážkou nehybná a rýchlosť druhej nesmerovala pozdĺž čiary stredov gúľ. V tomto prípade vektory rýchlosti guľôčok po elastickej zrážke smerujú vždy kolmo na seba.
Ochranné zákony. Ťažké úlohy
Viaceré telá
V niektorých úlohách o zákone zachovania energie môžu mať káble, s ktorými sa pohybujú niektoré predmety, hmotnosť (teda nebyť beztiaže, ako ste už možno zvyknutí). V tomto prípade sa musí brať do úvahy aj práca na pohybe takýchto káblov (konkrétne ich ťažiská).
Ak sa dve telesá spojené beztiažovou tyčou otáčajú vo vertikálnej rovine, potom:
- vyberte nulovú úroveň na výpočet potenciálnej energie, napríklad na úrovni osi otáčania alebo na úrovni najnižšieho bodu, kde sa nachádza jedno zo zaťažení, a urobte výkres;
- je napísaný zákon zachovania mechanickej energie, v ktorom je na ľavej strane zapísaný súčet kinetických a potenciálnych energií oboch telies vo východiskovej situácii a v konečnej situácii súčet kinetických a potenciálnych energií oboch telies. je napísané na pravej strane;
- vziať do úvahy, že uhlové rýchlosti telies sú rovnaké, potom sú lineárne rýchlosti telies úmerné polomerom otáčania;
- v prípade potreby zapíšte druhý Newtonov zákon pre každé z telies zvlášť.
Výbuch projektilu
V prípade výbuchu projektilu sa uvoľní výbušná energia. Na nájdenie tejto energie je potrebné odpočítať mechanickú energiu strely pred výbuchom od súčtu mechanických energií úlomkov po výbuchu. Využijeme aj zákon zachovania hybnosti, zapísaný vo forme kosínusovej vety (vektorová metóda) alebo vo forme projekcií na vybrané osi.
Zrážky s ťažkým tanierom
Pustite smerom k ťažkej doske, ktorá sa pohybuje rýchlosťou v, pohne sa ľahká guľa hmoty m s rýchlosťou u n. Pretože hybnosť lopty je oveľa menšia ako hybnosť dosky, rýchlosť dosky sa po náraze nezmení a bude sa naďalej pohybovať rovnakou rýchlosťou a rovnakým smerom. V dôsledku elastického nárazu lopta vyletí z platne. Tu je dôležité to pochopiť rýchlosť lopty vzhľadom na dosku sa nezmení. V tomto prípade pre konečnú rýchlosť lopty dostaneme:
Rýchlosť lopty po dopade sa teda zvýši o dvojnásobok rýchlosti steny. Podobný argument pre prípad, keď sa loptička a doska pred nárazom pohybovali rovnakým smerom, vedie k výsledku, že rýchlosť lopty sa zníži o dvojnásobok rýchlosti steny:
Vo fyzike a matematike musia byť okrem iného splnené tri základné podmienky:
- Preštudujte si všetky témy a vyplňte všetky testy a úlohy uvedené v študijných materiáloch na tejto stránke. K tomu nepotrebujete vôbec nič, a to: venovať sa každý deň tri až štyri hodiny príprave na CT z fyziky a matematiky, štúdiu teórie a riešeniu úloh. Faktom je, že CT je skúška, kde nestačí len vedieť fyziku či matematiku, ale treba vedieť aj rýchlo a bez neúspechov vyriešiť veľké množstvoúlohy pre rôzne témy a rôznej zložitosti. To posledné sa dá naučiť len riešením tisícok problémov.
- Naučte sa všetky vzorce a zákony vo fyzike a vzorce a metódy v matematike. V skutočnosti je to tiež veľmi jednoduché, vo fyzike je len asi 200 potrebných vzorcov a v matematike ešte o niečo menej. V každom z týchto predmetov existuje asi tucet štandardných metód riešenia problémov. Základná úroveňťažkosti, ktoré sa dajú aj naučiť, a teda úplne automaticky a bez ťažkostí vyriešiť väčšinu digitálnej transformácie v správnom čase. Potom už budete musieť myslieť len na tie najťažšie úlohy.
- Zúčastnite sa všetkých troch stupňov skúšobného testovania z fyziky a matematiky. Každý RT je možné navštíviť dvakrát, aby sa vyriešili obe možnosti. Opäť platí, že na CT je okrem schopnosti rýchlo a efektívne riešiť problémy a znalosti vzorcov a metód potrebné aj vedieť si správne naplánovať čas, rozložiť sily a hlavne správne vyplniť odpoveďový formulár. , bez toho, aby ste si pomýlili čísla odpovedí a úloh, ani svoje vlastné meno. Taktiež je počas RT dôležité zvyknúť si na štýl kladenia otázok v úlohách, ktorý sa nepripravenému človeku na DT môže zdať veľmi nezvyčajný.
Úspešná, usilovná a zodpovedná implementácia týchto troch bodov vám umožní ukázať na CT vynikajúci výsledok, maximum toho, čoho ste schopní.
Našli ste chybu?
Ak si myslíte, že ste našli chybu v školiace materiály, potom napíšte, prosím, o tom poštou. Môžete tiež nahlásiť chybu sociálna sieť(). V liste uveďte predmet (fyziku alebo matematiku), názov alebo číslo témy alebo testu, číslo úlohy, prípadne miesto v texte (strane), kde je podľa vás chyba. Popíšte tiež, čo je údajná chyba. Váš list nezostane bez povšimnutia, chyba bude buď opravená, alebo vám bude vysvetlené, prečo nejde o chybu.
Takmer každý bez váhania odpovie: v druhom. A budú sa mýliť. Prípad je práve opačný. Vo fyzike sa popisuje mechanická práca nasledujúce definície: mechanická práca sa vykonáva, keď na teleso pôsobí sila a pohybuje sa. Mechanická práca je priamo úmerná použitej sile a prejdenej vzdialenosti.
Vzorec mechanickej práce
Mechanická práca je určená vzorcom:
kde A je práca, F je sila, s je prejdená vzdialenosť.
POTENCIÁL(potenciálna funkcia), pojem, ktorý charakterizuje širokú triedu fyzikálnych silových polí (elektrické, gravitačné atď.) a polí všeobecne fyzikálnych veličín, reprezentované vektormi (pole rýchlosti tekutiny atď.). Vo všeobecnom prípade potenciál vektorového poľa a( X,r,z) je taká skalárna funkcia u(X,r,z), že a=grad
35. Vodiče v elektrickom poli. Elektrická kapacita.vodičov v elektrickom poli. Vodiče sú látky charakterizované prítomnosťou veľkého počtu voľných nosičov náboja, ktoré sa môžu pohybovať pod vplyvom elektrického poľa. Medzi vodiče patria kovy, elektrolyty, uhlie. V kovoch sú nosičmi voľných nábojov elektróny vonkajších obalov atómov, ktoré pri interakcii atómov úplne strácajú svoje väzby s „svojimi“ atómami a stávajú sa majetkom celého vodiča ako celku. Zúčastňujú sa na ňom voľné elektróny tepelný pohyb ako molekuly plynu a môžu sa pohybovať cez kov v akomkoľvek smere. Elektrická kapacita- charakteristika vodiča, miera jeho schopnosti akumulovať elektrický náboj. Teoreticky elektrické obvody kapacita je vzájomná kapacita medzi dvoma vodičmi; parameter kapacitného prvku elektrického obvodu, prezentovaný vo forme dvojkoncovej siete. Táto kapacita je definovaná ako pomer veľkosti nabíjačka na potenciálny rozdiel medzi týmito vodičmi
36. Kapacita plochého kondenzátora.
Kapacita plochého kondenzátora.
To. kapacita plochého kondenzátora závisí len od jeho veľkosti, tvaru a dielektrickej konštanty. Na vytvorenie vysokokapacitného kondenzátora je potrebné zväčšiť plochu dosiek a znížiť hrúbku dielektrickej vrstvy.
37. Magnetická interakcia prúdov vo vákuu. Amperov zákon.Amperov zákon. V roku 1820 Ampère (francúzsky vedec (1775-1836)) experimentálne stanovil zákon, podľa ktorého je možné vypočítať sila pôsobiaca na vodivý prvok dĺžky s prúdom.
kde je vektor magnetickej indukcie, je vektor dĺžky prvku vodiča vedeného v smere prúdu.
Modul sily , kde je uhol medzi smerom prúdu vo vodiči a smerom magnetického poľa. Pre priamy vodič s prúdom v rovnomernom poli
Smer pôsobiacej sily možno určiť pomocou pravidlá ľavej ruky:
Ak je dlaň ľavej ruky umiestnená tak, že normálna (k aktuálnej) zložke magnetické pole vstúpil do dlane a štyri vystreté prsty smerujú pozdĺž prúdu, potom palec ukáže smer, v ktorom pôsobí sila Ampére.
38. Intenzita magnetického poľa. Biot-Savart-Laplaceov zákonSila magnetického poľa(štandardné označenie H ) - vektor fyzikálne množstvo, rovný rozdielu vektora magnetická indukcia B a vektor magnetizácie J .
AT Medzinárodná sústava jednotiek (SI): 
kde- magnetická konštanta.
zákon BSL. Zákon, ktorý určuje magnetické pole jednotlivého prúdového prvku 
39. Aplikácie Biot-Savart-Laplaceovho zákona. Pre pole jednosmerného prúdu
Pre kruhovú slučku.
A pre solenoid
40. Indukcia magnetického poľa Magnetické pole je charakterizované vektorovou veličinou, ktorá sa nazýva indukcia magnetického poľa (vektorová veličina, čo je silová charakteristika magnetického poľa v danom bode priestoru). MI. (B) toto nie je sila pôsobiaca na vodiče, je to množstvo, ktoré sa nachádza prostredníctvom danej sily podľa nasledujúceho vzorca: B \u003d F / (I * l) (slovne: MI vektorový modul. (B) sa rovná pomeru modulu sily F, ktorým magnetické pole pôsobí na vodič s prúdom umiestnený kolmo na magnetické čiary, k sile prúdu vo vodiči I a dĺžke vodiča l. Magnetická indukcia závisí len od magnetického poľa. V tomto ohľade možno indukciu považovať za kvantitatívnu charakteristiku magnetického poľa. Určuje, akou silou (Lorentzova sila) pôsobí magnetické pole na náboj pohybujúci sa rýchlosťou. 
MI sa meria v Tesle (1 T). V tomto prípade 1 Tl \u003d 1 N / (A * m). MI má smer. Graficky sa dá nakresliť ako čiary. V rovnomernom magnetickom poli sú MI paralelné a vektor MI bude nasmerovaný rovnakým spôsobom vo všetkých bodoch. V prípade nerovnomerného magnetického poľa, napríklad poľa okolo vodiča s prúdom, sa vektor magnetickej indukcie bude meniť v každom bode priestoru okolo vodiča a dotyčnice k tomuto vektoru vytvoria okolo vodiča sústredné kružnice.
41. Pohyb častice v magnetickom poli. Lorentzova sila. a) - Ak častica vletí do oblasti rovnomerného magnetického poľa a vektor V je kolmý na vektor B, potom sa pohybuje po kružnici s polomerom R=mV/qB, pretože Lorentzova sila Fl=mV^2 /R hrá úlohu dostredivej sily. Obdobie otáčania je T=2piR/V=2pim/qB a nezávisí od rýchlosti častice (platí len pre 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. sila je určená vzťahom: Fl = q V B sina (q je veľkosť pohybujúceho sa náboja; V je modul jeho rýchlosti; B je modul vektora indukcie magnetického poľa; alfa je uhol medzi vektor V a vektor B) Lorentzova sila je kolmá na rýchlosť a preto nepracuje, nemení modul rýchlosti náboja a jeho kinetickú energiu. Smer rýchlosti sa však neustále mení. Lorentzova sila je kolmá na vektory B a v a jej smer sa určuje pomocou rovnakého pravidla ľavej ruky ako smer ampérovej sily: ak je ľavá ruka umiestnená tak, že zložka magnetickej indukcie B je kolmá na rýchlosť náboja, vstupuje do dlane a štyri prsty sú nasmerované pozdĺž pohybu kladného náboja (proti pohybu záporného náboja), potom palec ohnutý o 90 stupňov ukáže smer Lorentzovej sily pôsobiacej na náboj F l. 
Každé telo, ktoré sa hýbe, možno označiť za prácu. Inými slovami, charakterizuje pôsobenie síl.
Práca je definovaná ako:
Súčin modulu sily a dráhy, ktorú prejde teleso, vynásobený kosínusom uhla medzi smerom sily a pohybu.
Práca sa meria v jouloch:
1 [J] = = [kg* m2/s2]
Napríklad teleso A pod vplyvom sily 5 N prešlo 10 m. Určte prácu, ktorú teleso vykonalo.
Keďže smer pohybu a pôsobenie sily sú rovnaké, uhol medzi vektorom sily a vektorom posunutia bude 0°. Vzorec je zjednodušený, pretože kosínus uhla pri 0° je 1.
Nahradením počiatočných parametrov do vzorca nájdeme:
A = 15 J.
Zoberme si ďalší príklad, teleso s hmotnosťou 2 kg, ktoré sa pohybuje zrýchlením 6 m / s2, prešlo 10 m. Určte prácu, ktorú telo vykonalo, ak sa pohybovalo nahor pozdĺž naklonenej roviny pod uhlom 60 °.
Na začiatok vypočítame, aká sila musí byť použitá, aby bolo telo informované o zrýchlení 6 m / s2.
F = 2 kg * 6 m/s2 = 12 H.
Pri pôsobení sily 12H prešlo teleso 10 m. Prácu možno vypočítať pomocou už známeho vzorca:
Kde a sa rovná 30 °. Nahradením počiatočných údajov do vzorca dostaneme:
A = 103,2 J.
Moc
Mnoho strojov alebo mechanizmov vykonáva rovnakú prácu po rôzne časové obdobie. Na ich porovnanie sa uvádza pojem moci.
Výkon je hodnota, ktorá ukazuje množstvo práce vykonanej za jednotku času.
Výkon sa meria vo wattoch podľa škótskeho inžiniera Jamesa Watta.
1 [Watt] = 1 [J/s].
Napríklad veľký žeriav zdvihol bremeno s hmotnosťou 10 ton do výšky 30 m za 1 minútu. Malý žeriav zdvihol 2 tony tehál do rovnakej výšky za 1 minútu. Porovnajte nosnosti žeriavov.
Definujte prácu, ktorú vykonávajú žeriavy. Bremeno stúpne o 30m, pričom sa prekoná gravitačná sila, takže sila vynaložená na zdvíhanie bremena sa bude rovnať sile interakcie medzi Zemou a bremenom (F=m*g). A práca je súčinom síl a vzdialenosti, ktorú tovar prejde, teda výšky.
Pre veľký žeriav A1 = 10 000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 3 000 000 J a pre malý žeriav A2 = 2 000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 600 000 J.
Výkon možno vypočítať vydelením práce časom. Oba žeriavy zdvihli bremeno za 1 minútu (60 sekúnd).
Odtiaľ:
N1 = 3 000 000 J/60 s = 50 000 W = 50 kW.
N2 = 600 000 J / 60 s = 10 000 W = 10 kW.
Z vyššie uvedených údajov je jasne vidieť, že prvý žeriav je 5-krát výkonnejší ako druhý.
Jeden z najdôležitejších pojmov v mechanike pracovná sila .
Silová práca
Všetky fyzické telá vo svete okolo nás sú poháňané silou. Ak na pohybujúce sa teleso v rovnakom alebo opačnom smere pôsobí sila alebo niekoľko síl z jedného alebo viacerých telies, potom hovoria, že práca je hotová .
To znamená, že mechanickú prácu vykonáva sila pôsobiaca na teleso. Ťahová sila elektrickej lokomotívy teda uvádza do pohybu celý vlak, čím vykonáva mechanickú prácu. Bicykel je poháňaný svalovou silou nôh cyklistu. Preto táto sila vykonáva aj mechanickú prácu.
Vo fyzike dielo sily nazývaná fyzikálna veličina rovnajúca sa súčinu modulu sily, modulu posunutia bodu pôsobenia sily a kosínusu uhla medzi vektormi sily a posunutia.
A = F s cos (F, s) ,
kde F modul sily,
s- pohybový modul .
Práca sa vykonáva vždy, ak uhol medzi vetrom sily a posunom nie je rovný nule. Ak sila pôsobí v opačnom smere ako je smer pohybu, množstvo práce je záporné.
Práca sa nevykoná, ak na telo nepôsobia žiadne sily alebo ak je uhol medzi aplikovanou silou a smerom pohybu 90 o (cos 90 o \u003d 0).
Ak kôň ťahá vozík, potom prácu vykoná svalová sila koňa, alebo ťažná sila smerovaná v smere vozíka. A gravitačná sila, ktorou vodič tlačí na vozík, nefunguje, pretože je nasmerovaná nadol, kolmo na smer pohybu.
Práca sily je skalárna veličina.
SI jednotka práce - joule. 1 joule je práca vykonaná silou 1 newtona vo vzdialenosti 1 m, ak je smer sily a posunutie rovnaký.
Ak na teleso alebo hmotný bod pôsobí viacero síl, potom hovoria o práci vykonanej ich výslednou silou.
Ak aplikovaná sila nie je konštantná, potom sa jej práca vypočíta ako integrál:
Moc
Sila, ktorá uvádza telo do pohybu, vykonáva mechanickú prácu. Ale to, ako sa táto práca vykonáva, rýchlo alebo pomaly, je niekedy veľmi dôležité vedieť v praxi. Koniec koncov, rovnakú prácu možno vykonať v rôznych časoch. Prácu, ktorú vykonáva veľký elektromotor, zvládne malý motor. Bude mu to však trvať oveľa dlhšie.
V mechanike existuje veličina, ktorá charakterizuje rýchlosť práce. Táto hodnota sa nazýva moc.
Výkon je pomer práce vykonanej v určitom časovom období k hodnote tohto obdobia.
N= A /∆ t
Podľa definície A = F s cos α , a s/∆ t = v , V dôsledku toho
N= F v cos α = F v ,
kde F - sila, v rýchlosť, α je uhol medzi smerom sily a smerom rýchlosti.
Teda moc - je skalárny súčin vektora sily a vektora rýchlosti telesa.
V medzinárodnom systéme SI sa výkon meria vo wattoch (W).
Výkon 1 watt je práca 1 joulu (J) vykonaná za 1 sekundu (s).
Výkon možno zvýšiť zvýšením sily, ktorá vykonáva prácu, alebo rýchlosťou, ktorou sa táto práca vykonáva.