V našej každodennej skúsenosti je slovo „práca“ veľmi bežné. Ale treba rozlišovať medzi fyziologickou prácou a prácou z hľadiska vedy fyziky. Keď prídete domov z triedy, poviete: „Ach, aký som unavený!“. Toto je fyziologická práca. Alebo napríklad práca tímu v ľudová rozprávka"Ruka".
Obr 1. Práca v každodennom zmysle slova
Budeme tu hovoriť o práci z pohľadu fyziky.
mechanická práca nastáva, keď sila pohybuje telesom. Dielo je označené latinské písmeno A. Presnejšia definícia práce je nasledovná.
Dielo sily je tzv fyzikálne množstvo, rovná súčinu veľkosti sily a vzdialenosti, ktorú prejde teleso v smere sily.
Obr 2. Práca je fyzikálna veličina
Vzorec platí, keď na teleso pôsobí konštantná sila.
V medzinárodnom systéme jednotiek SI sa práca meria v jouloch.
To znamená, že ak sa teleso pôsobením sily 1 newtonu pohne o 1 meter, potom táto sila vykoná prácu 1 joule.
Jednotka práce je pomenovaná po anglickom vedcovi Jamesovi Prescottovi Jouleovi.
Obrázok 3. James Prescott Joule (1818 - 1889)
Zo vzorca na výpočet práce vyplýva, že existujú tri prípady, kedy sa práca rovná nule.
Prvý prípad je, keď na teleso pôsobí sila, ale teleso sa nehýbe. Napríklad na dom pôsobí obrovská gravitačná sila. Ale ona nepracuje, pretože dom je nehybný.
Druhý prípad je, keď sa teleso pohybuje zotrvačnosťou, teda nepôsobia naň žiadne sily. Napríklad, vesmírna loď pohybujúce sa v medzigalaktickom priestore.
Tretí prípad je, keď sila pôsobí na teleso kolmo na smer pohybu telesa. V tomto prípade sa telo síce pohybuje a sila naň pôsobí, ale nedochádza k žiadnemu pohybu tela v smere sily.
Obr 4. Tri prípady, keď sa práca rovná nule
Malo by sa tiež povedať, že práca sily môže byť negatívna. Tak to bude, ak dôjde k pohybu tela proti smeru sily. Napríklad, keď žeriav zdvihne bremeno pomocou kábla nad zem, práca gravitácie je negatívna (a naopak, práca pružnej sily lana smerom nahor je pozitívna).
Predpokladajme, že pri vykonávaní stavebných prác musí byť jama pokrytá pieskom. Bager by na to potreboval niekoľko minút a robotník s lopatou by musel pracovať niekoľko hodín. Ale aj bager aj robotník by sa predviedli rovnakú prácu.
Obr 5. Rovnakú prácu možno vykonať v iný čas
Na charakterizáciu rýchlosti práce vo fyzike sa používa veličina nazývaná sila.
Výkon je fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru práce k času jej vykonania.
Sila je označená latinským písmenom N.
Jednotkou SI výkonu je watt.
Jeden watt je výkon, pri ktorom sa vykoná jeden joul práce za jednu sekundu.
Jednotka výkonu je pomenovaná po anglickom vedcovi a vynálezcovi parného stroja Jamesovi Wattovi.
Obrázok 6. James Watt (1736 - 1819)
Skombinujte vzorec na výpočet práce so vzorcom na výpočet výkonu.
Pripomeňme si teraz, že pomer dráhy, ktorú telo prejde, S, v čase pohybu t je rýchlosť tela v.
teda výkon sa rovná súčinu číselnej hodnoty sily a rýchlosti telesa v smere sily.
Tento vzorec je vhodné použiť pri riešení problémov, v ktorých sila pôsobí na teleso pohybujúce sa známou rýchlosťou.
Bibliografia
- Lukashik V.I., Ivanova E.V. Zbierka úloh z fyziky pre 7. – 9. ročník vzdelávacie inštitúcie. - 17. vyd. - M.: Osveta, 2004.
- Peryshkin A.V. fyzika. 7 buniek - 14. vyd., stereotyp. - M.: Drop, 2010.
- Peryshkin A.V. Zbierka úloh z fyziky, ročníky 7-9: 5. vyd., stereotyp. - M: Exam Publishing House, 2010.
- Internetový portál Physics.ru ().
- Internetový portál Festival.1september.ru ().
- Internetový portál Fizportal.ru ().
- Internetový portál Elkin52.narod.ru ().
Domáca úloha
- Kedy sa práca rovná nule?
- Aká je práca vykonaná na dráhe prejdenej v smere sily? V opačnom smere?
- Akú prácu vykoná trecia sila pôsobiaca na tehlu, keď sa posunie o 0,4 m? Trecia sila je 5 N.
V našej každodennej skúsenosti je slovo „práca“ veľmi bežné. Ale treba rozlišovať medzi fyziologickou prácou a prácou z hľadiska vedy fyziky. Keď prídete domov z triedy, poviete: „Ach, aký som unavený!“. Toto je fyziologická práca. Alebo napríklad práca družstva v ľudovej rozprávke „Turka“.
Obr 1. Práca v každodennom zmysle slova
Budeme tu hovoriť o práci z pohľadu fyziky.
Mechanická práca sa vykonáva, keď sila pohybuje telesom. Práca sa označuje latinským písmenom A. Presnejšia definícia práce je nasledovná.
Práca sily je fyzikálna veličina rovnajúca sa súčinu veľkosti sily a vzdialenosti, ktorú prejde teleso v smere sily.
Obr 2. Práca je fyzikálna veličina
Vzorec platí, keď na teleso pôsobí konštantná sila.
V medzinárodnom systéme jednotiek SI sa práca meria v jouloch.
To znamená, že ak sa teleso pôsobením sily 1 newtonu pohne o 1 meter, potom táto sila vykoná prácu 1 joule.
Jednotka práce je pomenovaná po anglickom vedcovi Jamesovi Prescottovi Jouleovi.
Obrázok 3. James Prescott Joule (1818 - 1889)
Zo vzorca na výpočet práce vyplýva, že existujú tri prípady, kedy sa práca rovná nule.
Prvý prípad je, keď na teleso pôsobí sila, ale teleso sa nehýbe. Napríklad na dom pôsobí obrovská gravitačná sila. Ale ona nepracuje, pretože dom je nehybný.
Druhý prípad je, keď sa teleso pohybuje zotrvačnosťou, teda nepôsobia naň žiadne sily. Napríklad vesmírna loď sa pohybuje v medzigalaktickom priestore.
Tretí prípad je, keď sila pôsobí na teleso kolmo na smer pohybu telesa. V tomto prípade sa telo síce pohybuje a sila naň pôsobí, ale nedochádza k žiadnemu pohybu tela v smere sily.
Obr 4. Tri prípady, keď sa práca rovná nule
Malo by sa tiež povedať, že práca sily môže byť negatívna. Tak to bude, ak dôjde k pohybu tela proti smeru sily. Napríklad, keď žeriav zdvihne bremeno pomocou kábla nad zem, práca gravitácie je negatívna (a naopak, práca pružnej sily lana smerom nahor je pozitívna).
Predpokladajme, že pri vykonávaní stavebných prác musí byť jama pokrytá pieskom. Bager by na to potreboval niekoľko minút a robotník s lopatou by musel pracovať niekoľko hodín. Ale aj bager aj robotník by sa predviedli rovnakú prácu.
Obr. 5. Rovnakú prácu je možné vykonať v rôznych časoch
Na charakterizáciu rýchlosti práce vo fyzike sa používa veličina nazývaná sila.
Výkon je fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru práce k času jej vykonania.
Sila je označená latinským písmenom N.
Jednotkou SI výkonu je watt.
Jeden watt je výkon, pri ktorom sa vykoná jeden joul práce za jednu sekundu.
Jednotka výkonu je pomenovaná po anglickom vedcovi a vynálezcovi parného stroja Jamesovi Wattovi.
Obrázok 6. James Watt (1736 - 1819)
Skombinujte vzorec na výpočet práce so vzorcom na výpočet výkonu.
Pripomeňme si teraz, že pomer dráhy, ktorú telo prejde, S, v čase pohybu t je rýchlosť tela v.
teda výkon sa rovná súčinu číselnej hodnoty sily a rýchlosti telesa v smere sily.
Tento vzorec je vhodné použiť pri riešení problémov, v ktorých sila pôsobí na teleso pohybujúce sa známou rýchlosťou.
Bibliografia
- Lukashik V.I., Ivanova E.V. Zbierka úloh z fyziky pre 7.-9. ročník vzdelávacích inštitúcií. - 17. vyd. - M.: Osveta, 2004.
- Peryshkin A.V. fyzika. 7 buniek - 14. vyd., stereotyp. - M.: Drop, 2010.
- Peryshkin A.V. Zbierka úloh z fyziky, ročníky 7-9: 5. vyd., stereotyp. - M: Exam Publishing House, 2010.
- Internetový portál Physics.ru ().
- Internetový portál Festival.1september.ru ().
- Internetový portál Fizportal.ru ().
- Internetový portál Elkin52.narod.ru ().
Domáca úloha
- Kedy sa práca rovná nule?
- Aká je práca vykonaná na dráhe prejdenej v smere sily? V opačnom smere?
- Akú prácu vykoná trecia sila pôsobiaca na tehlu, keď sa posunie o 0,4 m? Trecia sila je 5 N.
« Fyzika - 10. ročník
Zákon zachovania energie je základným prírodným zákonom, ktorý umožňuje opísať väčšinu javov, ktoré sa vyskytujú.
Opis pohybu telies je možný aj pomocou takých pojmov dynamiky, ako je práca a energia.
Pamätajte, čo je práca a sila vo fyzike.
Zhodujú sa tieto pojmy s každodennými predstavami o nich?
Všetky naše každodenné úkony sa scvrkávajú na to, že pomocou svalov buď uvádzame do pohybu okolité telá a tento pohyb udržiavame, alebo pohybujúce sa telá zastavíme.
Tieto telá sú nástroje (kladivo, pero, píla), v hrách - lopty, puky, šachové figúrky. Vo výrobe a poľnohospodárstvoľudia tiež uvádzajú do pohybu nástroje.
Použitie strojov výrazne zvyšuje produktivitu práce vďaka použitiu motorov v nich.
Účelom každého motora je uviesť telesá do pohybu a udržať tento pohyb napriek brzdeniu bežným trením a „pracovným“ odporom (rezačka sa musí po kove nielen posúvať, ale pri náraze do neho odstraňovať triesky; pluh musí uvoľniť pôdu atď.). V tomto prípade musí na pohybujúce sa teleso pôsobiť sila zo strany motora.
Práca sa v prírode koná vždy vtedy, keď sila (alebo viacero síl) z iného telesa (iných telies) pôsobí na teleso v smere jeho pohybu alebo proti nemu.
Gravitačná sila funguje, keď dážď alebo kameň spadne z útesu. Zároveň odvádza prácu odporová sila pôsobiaca na padajúce kvapky alebo na kameň zo strany vzduchu. Elastická sila funguje aj vtedy, keď sa strom ohnutý vetrom narovná.
Definícia práce.
Druhý Newtonov zákon v impulzívnej forme ∆=∆t umožňuje určiť, ako sa zmení rýchlosť telesa v absolútnej hodnote a smere, ak naň počas času Δt pôsobí sila.
Vplyv na silové telesá, ktorý vedie k zmene modulu ich rýchlosti, je charakterizovaný hodnotou, ktorá závisí tak od síl, ako aj od posunov telies. Táto veličina v mechanike je tzv dielo sily.
Modulová zmena rýchlosti je možná len vtedy, keď je priemet sily F r na smer pohybu telesa nenulový. Práve táto projekcia určuje pôsobenie sily, ktorá mení rýchlosť modulu telesa. Ona robí prácu. Preto prácu možno považovať za súčin priemetu sily F r modulom posunutia |Δ| (Obr. 5.1):
А = F r |Δ|. (5.1)
Ak je uhol medzi silou a posunutím označený α, potom Fr = Fcosa.
Preto sa práca rovná:
A = |Δ|cosα. (5.2)
Naša každodenná koncepcia práce sa líši od definície práce vo fyzike. Držíte ťažký kufor a zdá sa vám, že robíte prácu. Vaša práca sa však z hľadiska fyziky rovná nule.
Práca konštantnej sily sa rovná súčinu modulov sily a posunutia bodu pôsobenia sily a kosínusu uhla medzi nimi.
Vo všeobecnom prípade, keď sa tuhé teleso pohybuje, jeho posunutie rôzne body sú rôzne, ale pri určovaní práce sily sme Δ porozumieť pohybu bodu jeho aplikácie. Pri translačnom pohybe tuhého telesa sa posunutie všetkých jeho bodov zhoduje s posunutím bodu pôsobenia sily.
Práca, na rozdiel od sily a posunutia, nie je vektor, ale skalárna veličina. Môže byť kladný, záporný alebo nulový.
Znamienko práce je určené znamienkom kosínusu uhla medzi silou a posunutím. Ak α< 90°, то А >0, pretože kosínus ostrých uhlov je kladný. Pre α > 90° je práca záporná, pretože kosínus tupých uhlov je záporný. Pri α = 90° (sila je kolmá na posunutie) sa nevykoná žiadna práca.
Ak na teleso pôsobí niekoľko síl, potom sa priemet výslednej sily na posun rovná súčtu priemetov jednotlivých síl:
F r = F 1r + F 2r + ... .
Preto za prácu výslednej sily získame
A = F1r |Δ| + F 2r |Δ| + ... = A 1 + A 2 + .... (5.3)
Ak na teleso pôsobí viacero síl, potom sa celková práca (algebraický súčet práce všetkých síl) rovná práci výslednej sily.
Práca vykonaná silou môže byť znázornená graficky. Vysvetlíme si to tak, že na obrázku znázorníme závislosť priemetu sily na súradnici telesa, keď sa pohybuje priamočiaro.
Potom nechajte telo pohybovať sa pozdĺž osi OX (obr. 5.2).
Fcosα = F x, |Δ| = Δ x.
Za prácu sily dostaneme
А = F|Δ|cosα = F x Δx.
Je zrejmé, že plocha obdĺžnika vytieňovaného na obrázku (5.3, a) sa číselne rovná práci vykonanej, keď sa telo pohybuje z bodu so súradnicou x1 do bodu so súradnicou x2.
Vzorec (5.1) platí, keď je priemet sily na posun konštantný. V prípade zakrivenej trajektórie konštantnej alebo premenlivej sily delíme trajektóriu na malé segmenty, ktoré možno považovať za priamočiare, a priemet sily na malé posunutie Δ - trvalý.
Potom sa vypočíta práca vykonaná pri každom posunutí Δ
a potom sčítaním týchto prác určíme prácu sily na konečnom posunutí (obr. 5.3, b). Jednotka práce.
Jednotku práce je možné nastaviť pomocou základného vzorca (5.2). Ak pri pohybe telesa na jednotku dĺžky naň pôsobí sila, ktorej modul rovný jednej, a smer sily sa zhoduje so smerom pohybu jej pôsobiska (α = 0), potom sa práca bude rovnať jednej. IN medzinárodný systém(SI) jednotka práce je joule (označené J):
1 J = 1 N1 m = 1 N m.
Joule je práca vykonaná silou 1 N pri posune 1, ak sa smery sily a posunu zhodujú.
Často sa používa viacero jednotiek práce – kilojoule a mega joule:
1 kJ = 1000 J,
1 MJ = 1 000 000 J.
Práca môže byť vykonaná v dlhom časovom období alebo vo veľmi malom čase. V praxi však nie je ani zďaleka ľahostajné, či sa dá práca robiť rýchlo alebo pomaly. Čas, počas ktorého sa práca vykonáva, určuje výkon každého motora. Malý elektromotor dokáže urobiť veľa práce, ale zaberie to veľa času. Preto sa spolu s prácou zavádza hodnota, ktorá charakterizuje rýchlosť, s akou sa vyrába - výkon.
Výkon je pomer práce A k časovému intervalu Δt, počas ktorého sa táto práca vykonáva, t. j. výkon je rýchlosť práce:
Dosadením do vzorca (5.4) namiesto práce A jeho výraz (5.2) dostaneme
Ak sú teda sila a rýchlosť telesa konštantné, potom sa výkon rovná súčinu modulu vektora sily modulom vektora rýchlosti a kosínusom uhla medzi smermi týchto vektorov. Ak sú tieto veličiny premenlivé, potom pomocou vzorca (5.4) možno určiť priemerný výkon podobne ako pri stanovení priemernej rýchlosti telesa.
Pojem výkon sa zavádza na vyhodnotenie práce za jednotku času vykonanú nejakým mechanizmom (čerpadlo, žeriav, motor stroja atď.). Preto vo vzorcoch (5.4) a (5.5) vždy znamená prítlačnú silu.
V SI je výkon vyjadrený v podmienkach watty (W).
Výkon je 1 W, ak sa práca rovnajúca sa 1 J vykoná za 1 s.
Spolu s wattom sa používajú väčšie (viacnásobné) jednotky výkonu:
1 kW (kilowatt) = 1000 W,
1 MW (megawatt) = 1 000 000 W.
Kôň ťahá voz nejakou silou, označme to F trakcia. Dedko, ktorý sedí na vozíku, na ňu tlačí nejakou silou. Označme to F tlak Vozík sa pohybuje v smere ťažnej sily koňa (doprava), ale v smere dedovej prítlačnej sily (dole) sa vozík nepohne. Preto to hovoria vo fyzike F trakcia funguje na vozíku a F tlak na vozíku nefunguje.
takže, práca vykonaná silou pôsobiacou na teleso mechanická práca- fyzikálna veličina, ktorej modul sa rovná súčinu sily a dráhy, ktorú telo prejde v smere pôsobenia tejto sily s:
Na počesť anglického vedca D. Jouleho bola pomenovaná jednotka mechanickej práce 1 joule(podľa vzorca 1 J = 1 N m).
Ak na uvažované teleso pôsobí určitá sila, potom naň pôsobí určité teleso. Preto práca sily na telese a práca telesa na telese sú úplné synonymá. Práca prvého telesa na druhom a práca druhého telesa na prvom sú však čiastočné synonymá, pretože moduly týchto diel sú vždy rovnaké a ich znamienka sú vždy opačné. Preto je vo vzorci prítomný znak „±“. Poďme diskutovať o známkach práce podrobnejšie.
Číselné hodnoty sily a dráhy sú vždy nezáporné hodnoty. Naproti tomu mechanická práca môže mať pozitívne aj negatívne znaky. Ak sa smer sily zhoduje so smerom pohybu telesa, potom práca vykonaná silou sa považuje za pozitívnu. Ak je smer sily opačný ako smer pohybu telesa, práca vykonaná silou sa považuje za negatívnu.(zo vzorca "±" berieme "-"). Ak je smer pohybu telesa kolmý na smer sily, potom takáto sila nefunguje, to znamená, že A = 0.
Zvážte tri ilustrácie troch aspektov mechanickej práce.
Robiť prácu silou môže z pohľadu rôznych pozorovateľov vyzerať inak. Zoberme si príklad: dievča jazdí vo výťahu hore. Vykonáva mechanickú prácu? Dievča môže pracovať iba na tých telách, na ktoré pôsobí silou. Takéto telo je len jedno - kabína výťahu, keď dievča tlačí svojou váhou na podlahu. Teraz musíme zistiť, či ide kabína nejakým spôsobom. Zvážte dve možnosti: so stacionárnym a pohybujúcim sa pozorovateľom.
Nechajte chlapca, ktorý je pozorovateľom, sedieť najprv na zemi. Vo vzťahu k nej sa kabína výťahu pohybuje hore a ide nejakým spôsobom. Hmotnosť dievčaťa smeruje opačným smerom - dole, preto dievča vykonáva negatívnu mechanickú prácu na kabíne: A panny< 0. Вообразим, что мальчик-наблюдатель пересел внутрь кабины движущегося лифта. Как и ранее, вес девочки действует на пол кабины. Но теперь по отношению к такому наблюдателю кабина лифта не движется. Поэтому с точки зрения наблюдателя в кабине лифта девочка не совершает механическую работу: A vývoj = 0.
Mechanická práca. Jednotky práce.
V každodennom živote pod pojmom „práca“ rozumieme všetko.
Vo fyzike pojem Job trochu iné. Ide o určitú fyzikálnu veličinu, čo znamená, že ju možno merať. Vo fyzike je štúdium primárne mechanická práca .
Zvážte príklady mechanickej práce.
Vlak sa pohybuje pôsobením ťažnej sily elektrickej lokomotívy, pričom vykonáva mechanickú prácu. Pri výstrele z pištole sila tlaku práškové plyny funguje - pohybuje guľkou pozdĺž hlavne a zároveň zvyšuje rýchlosť guľky.
Z týchto príkladov je vidieť, že mechanická práca sa vykonáva, keď sa teleso pohybuje pôsobením sily. Mechanická práca sa vykonáva aj v prípade, keď sila pôsobiaca na teleso (napríklad trecia sila) znižuje rýchlosť jeho pohybu.
Chceme skriňu posunúť, zatlačíme na ňu silou, ale ak sa zároveň nepohne, nevykonávame mechanickú prácu. Možno si predstaviť prípad, keď sa teleso pohybuje bez účasti síl (zotrvačnosťou), v tomto prípade sa tiež nevykonáva mechanická práca.
takže, mechanická práca sa vykonáva len vtedy, keď na teleso pôsobí sila a pohybuje sa .
Je ľahké pochopiť, že čím väčšia sila pôsobí na telo a čím dlhšia je dráha, ktorú telo pod pôsobením tejto sily prejde, tým väčšia je vykonaná práca.
Mechanická práca je priamo úmerná použitej sile a priamo úmerná prejdenej vzdialenosti. .
Preto sme sa dohodli na meraní mechanickej práce súčinom sily a dráhy prejdenej týmto smerom tejto sily:
práca = sila × dráha
Kde A- práca, F- pevnosť a s- prejdená vzdialenosť.
Jednotka práce je práca vykonaná silou 1 N na dráhe 1 m.
Jednotka práce - joule (J ) je pomenovaný po anglickom vedcovi Jouleovi. teda
1 J = 1 N m.
Tiež používané kilojoulov (kJ) .
1 kJ = 1 000 J.
Vzorec A = Fs použiteľné pri výkone F je konštantná a zhoduje sa so smerom pohybu telesa.
Ak sa smer sily zhoduje so smerom pohybu telesa, potom táto sila koná pozitívnu prácu.
Ak sa pohyb telesa vyskytuje v smere opačnom k smeru pôsobiacej sily, napríklad sily klzného trenia, potom táto sila vykonáva negatívnu prácu.
Ak je smer sily pôsobiacej na teleso kolmý na smer pohybu, potom táto sila nepracuje, práca je nulová:
V budúcnosti, keď už hovoríme o mechanickej práci, budeme ju stručne nazývať jedným slovom - práca.
Príklad. Vypočítajte prácu vykonanú pri zdvíhaní žulovej dosky s objemom 0,5 m3 do výšky 20 m Hustota žuly je 2500 kg / m 3.
Dané:
ρ \u003d 2500 kg / m 3
Riešenie:
kde F je sila, ktorá musí byť použitá na rovnomerné zdvihnutie dosky nahor. Táto sila sa modulom rovná sile vlákna Fstrand pôsobiacej na dosku, t.j. F = Fstrand. A gravitačná sila môže byť určená hmotnosťou dosky: Ftyazh = gm. Vypočítame hmotnosť dosky, pričom poznáme jej objem a hustotu žuly: m = ρV; s = h, teda dráha sa rovná výške stúpania.
Takže m = 2500 kg/m3 0,5 m3 = 1250 kg.
F = 9,8 N/kg 1250 kg ≈ 12250 N.
A = 12 250 N 20 m = 245 000 J = 245 kJ.
Odpoveď: A = 245 kJ.
Páky.Power.Energy
Rôznym motorom trvá vykonanie rovnakej práce rôzny čas. Napríklad žeriav na stavenisku zdvihne stovky tehál na najvyššie poschodie budovy za pár minút. Ak by pracovník tieto tehly premiestnil, trvalo by mu to niekoľko hodín. Ďalší príklad. Kôň dokáže orať hektár pôdy za 10-12 hodín, zatiaľ čo traktor s viacradličným pluhom ( radlica- časť pluhu, ktorá odreže vrstvu zeme zospodu a prenesie ju na skládku; multi-share - veľa zdieľaní), táto práca bude trvať 40-50 minút.
Je jasné, že tú istú prácu robí žeriav rýchlejšie ako robotník a traktor rýchlejšie ako kôň. Rýchlosť práce je charakterizovaná špeciálnou hodnotou nazývanou výkon.
Výkon sa rovná pomeru práce k času, za ktorý bola dokončená.
Na výpočet výkonu je potrebné rozdeliť prácu časom, počas ktorého sa táto práca vykonáva. výkon = práca / čas.
Kde N- moc, A- práca, t- čas vykonanej práce.
Výkon je konštantná hodnota, keď sa každú sekundu vykoná rovnaká práca, v ostatných prípadoch pomer A/t určuje priemerný výkon:
N cf = A/t . Jednotka výkonu bola braná ako výkon, pri ktorom sa práca v J vykoná za 1 s.
Táto jednotka sa nazýva watt ( Ut) na počesť iného anglického vedca Watta.
1 watt = 1 joule/1 sekunda, alebo 1 W = 1 J/s.
Watt (joule za sekundu) - W (1 J / s).
Väčšie jednotky výkonu sa široko používajú v strojárstve - kilowatt (kW), megawatt (MW) .
1 MW = 1 000 000 W
1 kW = 1000 W
1 mW = 0,001 W
1 W = 0,000001 MW
1 W = 0,001 kW
1 W = 1000 mW
Príklad. Zistite silu prietoku vody pretekajúcej cez priehradu, ak výška pádu vody je 25 m a jej prietok je 120 m3 za minútu.
Dané:
ρ = 1000 kg/m3
Riešenie:
Hmotnosť padajúcej vody: m = ρV,
m = 1000 kg/m3 120 m3 = 120 000 kg (12 104 kg).
Gravitačná sila pôsobiaca na vodu:
F = 9,8 m/s2 120 000 kg ≈ 1 200 000 N (12 105 N)
Práca vykonaná za minútu:
A - 1 200 000 N 25 m = 30 000 000 J (3 107 J).
Prietok: N = A/t,
N = 30 000 000 J / 60 s = 500 000 W = 0,5 MW.
Odpoveď: N = 0,5 MW.
Rôzne motory majú výkony od stotín a desatín kilowattu (motor elektrického holiaceho strojčeka, šijacieho stroja) až po stovky tisíc kilowattov (vodné a parné turbíny).
Tabuľka 5
Výkon niektorých motorov, kW.
Každý motor má štítok (pas motora), ktorý obsahuje niektoré údaje o motore vrátane jeho výkonu.
Ľudská sila pri normálnych podmienkach priemerná práca je 70-80 wattov. Pri skokoch, behaní po schodoch môže človek vyvinúť výkon až 730 wattov a v niektorých prípadoch aj viac.
Zo vzorca N = A/t vyplýva, že
Na výpočet práce je potrebné vynásobiť výkon časom, počas ktorého bola táto práca vykonaná.
Príklad. Motor izbového ventilátora má výkon 35 wattov. Koľko práce urobí za 10 minút?
Zapíšme si stav problému a vyriešme ho.
Dané:
Riešenie:
A = 35 W * 600 s = 21 000 W * s = 21 000 J = 21 kJ.
Odpoveď A= 21 kJ.
jednoduché mechanizmy.
Človek už od nepamäti využíval na vykonávanie mechanickej práce rôzne zariadenia.
|
|
Každý vie, že ťažký predmet (kameň, skriňa, stroj), s ktorým sa nedá pohnúť rukou, sa dá premiestniť dosť dlhou palicou – pákou.
Zapnuté tento moment predpokladá sa, že pomocou pák pred tromi tisíckami rokov pri stavbe pyramíd v r Staroveký Egypt presúvali a dvíhali ťažké kamenné dosky do veľkej výšky.
V mnohých prípadoch je možné namiesto zdvíhania ťažkého nákladu do určitej výšky ho zrolovať alebo vytiahnuť do rovnakej výšky na naklonenej rovine alebo zdvihnúť pomocou blokov.
Zariadenia používané na transformáciu výkonu sú tzv mechanizmov .
Jednoduché mechanizmy zahŕňajú: páky a ich odrody - blok, brána; naklonená rovina a jej odrody - klin, skrutka. Vo väčšine prípadov sa používajú jednoduché mechanizmy na získanie sily, t.j. na niekoľkonásobné zvýšenie sily pôsobiacej na telo.
Jednoduché mechanizmy sa nachádzajú v domácnostiach a vo všetkých zložitých továrenských a továrenských strojoch, ktoré režú, krútia a razí veľké listy oceľ alebo ťah najtenšie vlákna z ktorých sa potom vyrábajú látky. Rovnaké mechanizmy možno nájsť v moderných zložitých automatoch, tlačiarenských a počítacích strojoch.
Rameno páky. Rovnováha síl na páke.
Zvážte najjednoduchší a najbežnejší mechanizmus - páku.
Páka je pevný, ktorý sa môže otáčať okolo pevnej podpery.
Obrázky ukazujú, ako pracovník používa páčidlo na zdvíhanie bremena ako páku. V prvom prípade pracovník so silou F stlačí koniec páčidla B, v druhom - zvyšuje koniec B.
Pracovník potrebuje prekonať hmotnosť bremena P- sila smerujúca kolmo nadol. Na tento účel otáča páčidlom okolo osi prechádzajúcej jediným nehybný bod zlomu – jeho oporný bod O. sila F, ktorým pracovník pôsobí na páku, menšia sila P, takže pracovník dostane získať na sile. Pomocou páky zdvihnete také ťažké bremeno, že ho sami zdvihnúť nezvládnete.
Na obrázku je znázornená páka, ktorej os otáčania je O(otočný bod) sa nachádza medzi bodmi pôsobenia síl A A IN. Ďalší obrázok znázorňuje schému tejto páky. Obe sily F 1 a F 2 pôsobiace na páku smerujú rovnakým smerom.
Najkratšia vzdialenosť medzi otočným bodom a priamkou, pozdĺž ktorej sila pôsobí na páku, sa nazýva rameno sily.
Na nájdenie ramena sily je potrebné znížiť kolmicu z bodu otáčania na čiaru pôsobenia sily.Dĺžka tejto kolmice bude ramenom tejto sily. Obrázok to ukazuje OA- sila ramien F 1; OV- sila ramien F 2. Sily pôsobiace na páku ju môžu otáčať okolo osi v dvoch smeroch: v smere alebo proti smeru hodinových ručičiek. Áno, sila F 1 otáča pákou v smere hodinových ručičiek a silou F 2 sa otáča proti smeru hodinových ručičiek.
Stav, v ktorom je páka v rovnováhe pri pôsobení síl na ňu pôsobiacich, sa dá určiť experimentálne. Zároveň treba pripomenúť, že výsledok pôsobenia sily závisí nielen od jej číselnej hodnoty (modulu), ale aj od bodu, v ktorom pôsobí na teleso, prípadne od toho, ako smeruje.
Na páke (pozri obr.) sú zavesené rôzne závažia na oboch stranách otočného bodu, takže zakaždým páka zostane v rovnováhe. Sily pôsobiace na páku sa rovnajú hmotnostiam týchto bremien. Pre každý prípad sa merajú moduly síl a ich ramená. Zo skúseností znázornených na obrázku 154 je zrejmé, že sila 2 H vyrovnáva silu 4 H. V tomto prípade, ako je zrejmé z obrázku, je rameno s menšou silou 2-krát väčšie ako rameno s väčšou silou.
Na základe takýchto experimentov bola stanovená podmienka (pravidlo) vyváženia páky.
Páka je v rovnováhe, keď sily, ktoré na ňu pôsobia, sú nepriamo úmerné ramenám týchto síl.
Toto pravidlo možno napísať ako vzorec:
F 1/F 2 = l 2/ l 1 ,
Kde F 1A F 2 - sily pôsobiace na páku, l 1A l 2 , - ramená týchto síl (pozri obr.).
Pravidlo pre rovnováhu páky zaviedol Archimedes okolo roku 287-212. BC e. (ale nepísalo sa v poslednom odseku, že páky používali Egypťania? Alebo tu dôležitá úloha hrá slovo „nainštalovaný“?)
Z tohto pravidla vyplýva, že menšia sila môže byť vyvážená pôsobením väčšej sily. Nech je jedno rameno páky 3-krát väčšie ako druhé (pozri obr.). Potom pomocou sily napríklad 400 N v bode B je možné zdvihnúť kameň s hmotnosťou 1200 N. Na zdvihnutie ešte ťažšieho bremena je potrebné zväčšiť dĺžku ramena páky, na ktorom pracovník koná.
Príklad. Pracovník pomocou páky zdvihne dosku s hmotnosťou 240 kg (pozri obr. 149). Akou silou pôsobí na väčšie rameno páky, ktoré je 2,4 m, ak menšie rameno má 0,6 m?
Zapíšme si stav problému a vyriešme ho.
Dané:
Riešenie:
Podľa pravidla rovnováhy páky je F1/F2 = l2/l1, odkiaľ F1 = F2 l2/l1, kde F2 = P je hmotnosť kameňa. Hmotnosť kameňa asd = gm, F = 9,8 N 240 kg ≈ 2400 N
Potom F1 = 2400 N 0,6 / 2,4 = 600 N.
Odpoveď: F1 = 600 N.
V našom príklade pracovník prekoná silu 2400 N tým, že na páku pôsobí silou 600 N. Zároveň je však rameno, na ktoré pracovník pôsobí, 4-krát dlhšie ako to, na ktoré pôsobí váha kameňa. ( l 1 : l 2 = 2,4 m: 0,6 m = 4).
Uplatnením pravidla pákového efektu môže menšia sila vyvážiť väčšiu silu. V tomto prípade musí byť rameno menšej sily dlhšie ako rameno väčšej sily.
Moment sily.
Pravidlo vyváženia páky už poznáte:
F 1 / F 2 = l 2 / l 1 ,
Pomocou vlastnosti proporcie (súčin jej extrémnych členov sa rovná súčinu jej stredných členov) ju zapíšeme v tomto tvare:
F 1l 1 = F 2 l 2 .
Na ľavej strane rovnice je súčin sily F 1 na jej ramene l 1 a vpravo - súčin sily F 2 na jej ramene l 2 .
Súčin modulu sily otáčajúcej teleso a jeho rameno sa nazýva moment sily; označuje sa písmenom M. Takže,
Páka je v rovnováhe pri pôsobení dvoch síl, ak moment sily, ktorý ju otáča v smere hodinových ručičiek, sa rovná momentu sily, ktorá ju otáča proti smeru hodinových ručičiek.
Toto pravidlo sa nazýva momentové pravidlo , možno napísať ako vzorec:
M1 = M2
Skutočne, v experimente, ktorý sme uvažovali, (§ 56) boli pôsobiace sily rovné 2 N a 4 N, ich ramená boli 4 a 2 tlaky páky, t. j. momenty týchto síl sú rovnaké, keď páka je v rovnováhe.
Moment sily, ako každá fyzikálna veličina, sa dá merať. Moment sily 1 N sa berie ako jednotka momentu sily, ktorej rameno je presne 1 m.
Táto jednotka sa nazýva newton meter (Nm).
Moment sily charakterizuje pôsobenie sily a ukazuje, že závisí súčasne od modulu sily a od jej ramena. Napríklad už vieme, že účinok sily na dvere závisí od modulu sily a od toho, kde sila pôsobí. Dvere sa ľahšie otáčajú, čím ďalej od osi otáčania pôsobí sila na ne. Je lepšie odskrutkovať maticu dlhým kľúčom ako krátkym. Čím ľahšie je zdvihnúť vedro zo studne, tým dlhšia je rukoväť brány atď.
Páky v technológii, každodennom živote a prírode.
Pravidlo páky (alebo momentové pravidlo) je základom akcie rôzne druhy nástroje a zariadenia používané v technike a každodennom živote, kde sa vyžaduje naberanie sily alebo na ceste.
Pri práci s nožnicami získavame na sile. Nožnice - je to páka(ryža), ktorej os otáčania prebieha cez skrutku spájajúcu obe polovice nožníc. pôsobiaca sila F 1 je svalová sila ruky osoby, ktorá stláča nožnice. Protichodná sila F 2 - odporová sila takého materiálu, ktorý sa strihá nožnicami. V závislosti od účelu nožníc je ich zariadenie odlišné. Kancelárske nožnice, určené na strihanie papiera, majú dlhé čepele a rúčky, ktoré sú takmer rovnako dlhé. Na rezanie papiera nie je potrebná veľká sila a je vhodnejšie rezať v priamej línii s dlhou čepeľou. Nožnice na strihanie plechu (obr.) majú rukoväte oveľa dlhšie ako čepele, keďže odporová sila kovu je veľká a na jej vyváženie je potrebné výrazne zvýšiť rameno pôsobiacej sily. Ešte väčší rozdiel medzi dĺžkou rukovätí a vzdialenosťou reznej časti a osou otáčania v nožnice na drôt(obr.), Určené na rezanie drôtom.
Páky iný druh veľa áut má. Rukoväť šijacieho stroja, pedále bicykla alebo ručné brzdy, pedále auta a traktora, klávesy od klavíra, to všetko sú príklady pák používaných v týchto strojoch a nástrojoch.
Príkladom použitia pák sú rukoväte zverákov a pracovných stolov, páka vŕtačky atď.
Na princípe páky je založené aj pôsobenie pákových váh (obr.). Tréningová škála znázornená na obrázku 48 (str. 42) funguje ako rovnoramenná páka . IN desatinné stupnice rameno, na ktorom je zavesený pohár so závažím, je 10-krát dlhšie ako rameno nesúce záťaž. To výrazne zjednodušuje váženie veľkých nákladov. Pri vážení bremena na desatinnej váhe vynásobte hmotnosť závažia 10.
|
|
|
Na pravidle páky je založené aj zariadenie váh na váženie nákladných vozňov áut.
Páky sa nachádzajú aj na rôznych častiach tela zvierat a ľudí. Sú to napríklad ruky, nohy, čeľuste. Mnoho pák možno nájsť v tele hmyzu (po prečítaní knihy o hmyze a stavbe ich tela), vtákov, v štruktúre rastlín.
Aplikácia zákona rovnováhy páky na blok.
Blokovať je koliesko s drážkou, vystužené v držiaku. Pozdĺž žľabu bloku prechádza lano, kábel alebo reťaz.
|
|
Pevný blok nazýva sa taký blok, ktorého os je pevná a pri zdvíhaní bremien sa nedvíha a neklesá (obr.
Pevný blok možno považovať za rovnoramennú páku, v ktorej sa ramená síl rovnajú polomeru kolesa (obr.): OA = OB = r. Takýto blok nezvýši silu. ( F 1 = F 2), ale umožňuje vám zmeniť smer sily. Pohyblivý blok je blok. ktorého os stúpa a klesá spolu s nákladom (obr.). Na obrázku je znázornená príslušná páka: O- otočný bod páky, OA- sila ramien R A OV- sila ramien F. Od ramena OV 2 krát rameno OA, potom sila F 2 krát menší výkon R:
F = P/2 .
teda pohyblivý blok zvyšuje silu 2 krát .
Dá sa to dokázať aj pomocou konceptu momentu sily. Keď je blok v rovnováhe, momenty síl F A R sú si navzájom rovné. Ale rameno sily F 2-násobok sily ramien R, čo znamená, že samotná sila F 2 krát menší výkon R.
Väčšinou sa v praxi používa kombinácia pevného bloku s pohyblivým (obr.). Pevný blok sa používa len pre pohodlie. Neprináša zisk na sile, ale mení smer sily. Umožňuje vám napríklad zdvihnúť náklad, keď stojíte na zemi. Je to užitočné pre mnohých ľudí alebo pracovníkov. Poskytuje však 2-krát väčší výkon ako zvyčajne!
Rovnosť práce pri použití jednoduchých mechanizmov. "Zlaté pravidlo" mechaniky.
Jednoduché mechanizmy, ktoré sme uvažovali, sa používajú pri výkone práce v tých prípadoch, keď je potrebné vyvážiť inú silu pôsobením jednej sily.
Prirodzene vyvstáva otázka: dávajúc zisk na sile alebo ceste, nedávajú jednoduché mechanizmy zisk v práci? Odpoveď na túto otázku možno získať zo skúseností.
Po vyvážení dvoch síl s rôznym modulom na páke F 1 a F 2 (obr.), uveďte páku do pohybu. Ukazuje sa, že v rovnakom čase je miesto pôsobenia menšej sily F 2 ide ďaleko s 2 a miesto pôsobenia väčšej sily F 1 - menšie cesto s 1. Po zmeraní týchto dráh a silových modulov zistíme, že dráhy, ktorými prechádzajú body pôsobenia síl na páku, sú nepriamo úmerné silám:
s 1 / s 2 = F 2 / F 1.
Pôsobením na dlhé rameno páky teda vyhrávame v sile, ale zároveň strácame na ceste rovnakú sumu.
Produkt sily F na ceste s je tam práca. Naše experimenty ukazujú, že práca vykonaná silami pôsobiacimi na páku je rovnaká:
F 1 s 1 = F 2 s 2, t.j. A 1 = A 2.
takže, pri použití páky nebude výhra v práci fungovať.
Použitím páky môžeme vyhrať buď v sile, alebo na diaľku. Pôsobením sily na krátke rameno páky získavame vzdialenosť, ale rovnako strácame na sile.
Existuje legenda, že Archimedes, potešený objavom pravidla páky, zvolal: "Dajte mi oporu a ja otočím Zem!".
Samozrejme, Archimedes by si s takouto úlohou nevedel poradiť ani keby dostal oporný bod (ktorý by musel byť mimo Zeme) a páku potrebnej dĺžky.
Aby sa zem zdvihla len o 1 cm, dlhé rameno páky by muselo opísať oblúk obrovskej dĺžky. Posunutie dlhého konca páky po tejto dráhe, napríklad rýchlosťou 1 m/s, by trvalo milióny rokov!
Neprináša zisk v práci a pevný blok,čo sa dá ľahko overiť skúsenosťami (pozri obr.). Dráhy, ktorými prechádzajú miesta pôsobenia síl F A F, sú rovnaké, rovnaké sú aj sily, čo znamená, že práca je rovnaká.
Pomocou pohyblivého bloku je možné merať a navzájom porovnávať vykonanú prácu. Na zdvihnutie bremena do výšky h pomocou pohyblivého bloku je potrebné posunúť koniec lana, na ktorom je silomer pripevnený, ako ukazujú skúsenosti (obr.), do výšky 2h.
teda ak získajú silu 2-krát, stratia na ceste 2-krát, preto pohyblivý blok neprináša zisk v práci.
Storočia praxe to ukázali žiadny z mechanizmov neprináša zisk v práci. Aplikujte to isté rôzne mechanizmy s cieľom vyhrať v sile alebo na ceste, v závislosti od pracovných podmienok.
Už starovekí vedci poznali pravidlo platné pre všetky mechanizmy: koľkokrát zvíťazíme v sile, koľkokrát prehráme v diaľke. Toto pravidlo sa nazývalo „zlaté pravidlo“ mechaniky.
Účinnosť mechanizmu.
Vzhľadom na zariadenie a činnosť páky sme nebrali do úvahy trenie, ako aj hmotnosť páky. za týchto ideálnych podmienok je práca vykonaná aplikovanou silou (nazveme ju prácou kompletný), rovná sa užitočné zdvíhanie bremien alebo prekonávanie akéhokoľvek odporu.
V praxi je celková práca vykonaná mechanizmom vždy o niečo viac užitočná práca.
Časť práce sa robí proti trecej sile v mechanizme a pohybom jeho jednotlivých častí. Takže pomocou pohyblivého bloku musíte dodatočne vykonať prácu na zdvíhaní samotného bloku, lana a určovaní trecej sily v osi bloku.
Nech už si zvolíme akýkoľvek mechanizmus, užitočná práca vykonaná s jeho pomocou je vždy len časťou celkovej práce. Takže, keď označíme užitočnú prácu písmenom Ap, celú (spotrebovanú) prácu písmenom Az, môžeme napísať:
Ap< Аз или Ап / Аз < 1.
Pomer užitočnej práce k celkovej práci sa nazýva účinnosť mechanizmu.
Efektivita je skrátená ako účinnosť.
Účinnosť = Ap / Az.
Účinnosť sa zvyčajne vyjadruje v percentách a označuje sa gréckym písmenom η, číta sa ako „toto“:
η \u003d Ap / Az 100 %.
Príklad: Na krátkom ramene páky je zavesené 100 kg závažie. Na jeho zdvihnutie bola na dlhé rameno aplikovaná sila 250 N. Bremeno bolo zdvihnuté do výšky h1 = 0,08 m, pričom miesto pôsobenia hnacej sily kleslo do výšky h2 = 0,4 m. páku.
Zapíšme si stav problému a vyriešme ho.
Dané :
Riešenie :
η \u003d Ap / Az 100 %.
Plná (vyčerpaná) práca Az = Fh2.
Užitočná práca Ап = Рh1
P \u003d 9,8 100 kg ≈ 1 000 N.
Ap \u003d 1000 N 0,08 \u003d 80 J.
Az \u003d 250 N 0,4 m \u003d 100 J.
n = 80 J/100 J 100 % = 80 %.
Odpoveď : η = 80 %.
Ale " Zlaté pravidloČasť užitočnej práce - 20% - sa vynakladá na prekonávanie trenia v osi páky a odporu vzduchu, ako aj na samotný pohyb páky.
Účinnosť akéhokoľvek mechanizmu je vždy nižšia ako 100%. Navrhovaním mechanizmov majú ľudia tendenciu zvyšovať svoju efektivitu. K tomu sa znižuje trenie v osiach mechanizmov a ich hmotnosť.
Energia.
V závodoch a továrňach sú obrábacie stroje a stroje poháňané elektromotormi, ktoré spotrebúvajú elektrická energia(odtiaľ názov).
|
Stlačená pružina (ryža), ktorá sa narovnáva, vykonáva prácu, zdvíha náklad do výšky alebo posúva vozík. Nepohyblivé bremeno zdvihnuté nad zemou nekoná prácu, ale ak toto bremeno spadne, prácu vykonávať môže (môže napríklad zaraziť hromadu do zeme). Každé pohybujúce sa telo má schopnosť vykonávať prácu. Oceľová guľa A (ryža) skotúľaná z naklonenej roviny, ktorá narazí na drevený blok B, ho posunie o určitú vzdialenosť. Pri tom sa pracuje. Ak teleso alebo niekoľko interagujúcich telies (systém telies) môže vykonávať prácu, hovorí sa, že majú energiu. Energia - fyzikálna veličina ukazujúca, akú prácu môže teleso (alebo viacero telies) vykonať. Energia sa v sústave SI vyjadruje v rovnakých jednotkách ako práca, t.j. v joulov. Čím viac práce telo dokáže, tým viac energie má. Pri práci sa mení energia tiel. Vykonaná práca sa rovná zmene energie. Potenciálna a kinetická energia.Potenciál (z lat. potenciu - možnosť) energia sa nazýva energia, ktorá je určená vzájomnou polohou interagujúcich telies a častí toho istého telesa. Potenciálna energia má napríklad teleso vyvýšené vzhľadom na povrch Zeme, pretože energia závisí od relatívnej polohy medzi ním a Zemou. a ich vzájomná príťažlivosť. Ak potenciálnu energiu telesa ležiaceho na Zemi považujeme za rovnú nule, potom potenciálna energia telesa zdvihnutého do určitej výšky bude určená prácou vykonanou gravitáciou pri páde telesa na Zem. Označte potenciálnu energiu tela E n pretože E = A A práca, ako vieme, sa rovná súčinu sily a dráhy A = Fh, Kde F- gravitácia. Potenciálna energia En sa teda rovná: E = Fh alebo E = gmh, Kde g- zrýchlenie voľný pád, m- telesná hmotnosť, h- výška, do ktorej je telo zdvihnuté. Voda v riekach zadržiavaných priehradami má obrovskú potenciálnu energiu. Voda padajúca dole funguje a uvádza do pohybu výkonné turbíny elektrární. Potenciálna energia koprového kladiva (obr.) sa využíva v stavebníctve na vykonávanie práce zarážania pilót. Otvorením dverí pružinou sa vykoná práca na roztiahnutí (alebo stlačení) pružiny. Vďaka získanej energii pružina, ktorá sa sťahuje (alebo narovnáva), vykonáva prácu a zatvára dvere. Energiu stlačených a netočených pružín využívajú napríklad náramkové hodinky, rôzne hodinárske hračky a pod. Akékoľvek elasticky deformované teleso má potenciálnu energiu. Potenciálna energia stlačeného plynu sa využíva pri prevádzke tepelných motorov, v zbíjačkách, ktoré majú široké využitie v ťažobnom priemysle, pri stavbe ciest, výkopových prácach v pevnej zemine atď. Energia, ktorú má telo v dôsledku svojho pohybu, sa nazýva kinetická (z gréčtiny. kino - pohyb) energia. Kinetická energia telesa sa označuje písmenom E Komu. Pohyblivá voda, poháňajúca turbíny vodných elektrární, vynakladá svoju kinetickú energiu a koná prácu. Pohybujúci sa vzduch má aj kinetickú energiu – vietor. Od čoho závisí kinetická energia? Obráťme sa na skúsenosti (pozri obr.). Ak kotúľate loptičku A z rôznych výšok, všimnete si, že čím vyššie sa loptička kotúľa, tým je jej rýchlosť väčšia a posúva tyč ďalej, t.j. vykoná viac práce. To znamená, že kinetická energia telesa závisí od jeho rýchlosti. Letiaca guľka má vďaka rýchlosti veľkú kinetickú energiu. Kinetická energia telesa závisí aj od jeho hmotnosti. Zopakujme náš pokus, ale z naklonenej roviny budeme gúľať ďalšiu guľu - väčšiu hmotu. Blok B sa posunie ďalej, t.j. bude viac práce. To znamená, že kinetická energia druhej gule je väčšia ako prvej. Čím väčšia je hmotnosť telesa a rýchlosť, ktorou sa pohybuje, tým väčšia je jeho kinetická energia. Na určenie kinetickej energie telesa sa používa vzorec: Ek \u003d mv ^ 2/2, Kde m- telesná hmotnosť, v je rýchlosť tela. Kinetická energia telies sa využíva v technike. Voda zadržiavaná priehradou má, ako už bolo spomenuté, veľkú potenciálnu energiu. Pri páde z priehrady sa voda pohybuje a má rovnako veľkú kinetickú energiu. Poháňa turbínu napojenú na generátor. elektrický prúd. V dôsledku kinetickej energie vody vzniká elektrická energia. Energia pohybu vody je veľký význam V národného hospodárstva. Túto energiu využívajú výkonné vodné elektrárne. Energia padajúcej vody je na rozdiel od energie paliva ekologickým zdrojom energie. Všetky telesá v prírode, vzhľadom na podmienenú nulovú hodnotu, majú buď potenciálnu alebo kinetickú energiu a niekedy oboje. Napríklad letiace lietadlo má vo vzťahu k Zemi kinetickú aj potenciálnu energiu. Zoznámili sme sa s dvoma druhmi mechanickej energie. Iné druhy energie (elektrická, vnútorná atď.) budú uvažované v iných častiach kurzu fyziky. Transformácia jedného druhu mechanickej energie na iný. Fenomén premeny jedného druhu mechanickej energie na iný je veľmi vhodné pozorovať na zariadení znázornenom na obrázku. Navinutím vlákna okolo osi zdvihnite disk zariadenia. Zdvihnutý disk má určitú potenciálnu energiu. Ak ho pustíte, roztočí sa a spadne. Pri páde sa potenciálna energia disku znižuje, no zároveň sa zvyšuje jeho kinetická energia. Na konci pádu má disk takú rezervu kinetickej energie, že môže opäť stúpať takmer do svojej predchádzajúcej výšky. (Časť energie sa vynakladá na prácu proti treniu, takže disk nedosiahne svoju pôvodnú výšku.) Po zdvihnutí sa disk opäť klesne a potom opäť stúpa. V tomto experimente, keď sa disk pohybuje nadol, jeho potenciálna energia sa premieňa na kinetickú energiu a pri pohybe nahor sa kinetická energia mení na potenciálnu. K premene energie z jedného druhu na druhý dochádza aj vtedy, keď dvaja z nich elastické telesá, ako je gumová guľa na podlahe alebo oceľová guľa na oceľovej platni. Ak zdvihnete oceľovú guľu (ryžu) cez oceľovú platňu a uvoľníte ju z rúk, spadne. Keď loptička padá, jej potenciálna energia sa znižuje a jej kinetická energia sa zvyšuje so zvyšujúcou sa rýchlosťou lopty. Keď loptička narazí na platňu, gulička aj platňa budú stlačené. Kinetická energia, ktorú má guľa, sa zmení na potenciálnu energiu stlačenej dosky a stlačenej gule. Potom pôsobením elastických síl doska a guľa získajú svoj pôvodný tvar. Lopta sa odrazí od taniera a ich potenciálna energia sa opäť zmení na kinetickú energiu lopty: lopta sa odrazí nahor rýchlosťou takmer rovnou rýchlosti, ktorú mala v momente dopadu na tanier. Ako loptička stúpa, rýchlosť loptičky a tým aj jej kinetická energia klesá a potenciálna energia stúpa. odrazom od taniera sa lopta zdvihne takmer do rovnakej výšky, z ktorej začala padať. IN vrcholový bod zdvíhaním sa všetka jeho kinetická energia opäť premení na potenciál. Prírodné javy sú zvyčajne sprevádzané premenou jedného druhu energie na iný. Energia sa môže prenášať aj z jedného tela do druhého. Takže napríklad pri streľbe z luku sa potenciálna energia napnutej tetivy mení na kinetickú energiu letiaceho šípu. |
