Temel teorik bilgiler
mekanik iş
Hareketin enerji özellikleri, kavram temelinde tanıtılır. mekanik iş veya kuvvet işi. Sabit bir kuvvetin yaptığı iş F, kuvvet vektörleri arasındaki açının kosinüsü ile çarpılan kuvvet ve yer değiştirme modüllerinin çarpımına eşit fiziksel bir niceliktir. F ve yer değiştirme S:
İş skaler bir büyüklüktür. Pozitif olabilir (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). saat α = 90° kuvvetin yaptığı iş sıfırdır. SI sisteminde iş joule (J) cinsinden ölçülür. Bir joule, 1 Newton'luk bir kuvvetin, kuvvet yönünde 1 metre hareket etmek için yaptığı işe eşittir.
Kuvvet zamanla değişirse, işi bulmak için, kuvvetin yer değiştirmeye bağımlılığının bir grafiğini oluştururlar ve grafiğin altındaki şeklin alanını bulurlar - işte iştir:
Modülü koordinata (yer değiştirme) bağlı olan bir kuvvete bir örnek, Hooke yasasına uyan bir yayın elastik kuvvetidir ( F dış = kx).
Güç
Bir kuvvetin birim zamanda yaptığı işe denir. güç. Güç P(bazen olarak anılır N) işin oranına eşit fiziksel bir miktardır A zaman aralığına t bu çalışmanın tamamlandığı sırada:
Bu formül hesaplar ortalama güç, yani genellikle süreci karakterize eden güç. Dolayısıyla iş, güç cinsinden de ifade edilebilir: A = nokta(tabii işi yapmanın gücü ve zamanı bilinmiyorsa). Güç birimine watt (W) veya saniyede 1 joule denir. Hareket düzgün ise, o zaman:
Bu formül ile hesaplayabiliriz. anlık güç(güç girişi şu an zaman) hız yerine anlık hızın değerini formülde değiştirirsek. Hangi gücün sayılacağını nasıl bilebilirim? Görev, zamanın bir noktasında veya uzayın bir noktasında güç isterse, o zaman anlık olarak kabul edilir. Belirli bir süre veya yolun bir bölümünde güç hakkında soru soruyorsanız, ortalama gücü arayın.
Verimlilik - verimlilik faktörü, harcanan faydalı işin veya harcanan faydalı gücün oranına eşittir:
Hangi işin yararlı olduğu ve neyin harcandığı, mantıksal akıl yürütme ile belirli bir görevin koşulundan belirlenir. Örneğin, bir yükü belirli bir yüksekliğe kaldırma işini bir vinç yapıyorsa, o zaman yükü kaldırma işi faydalı olacaktır (çünkü vinç bunun için yaratılmıştır) ve vincin elektrik motorunun yaptığı iş harcanmış olacaktır. .
Bu nedenle, faydalı ve harcanan gücün kesin bir tanımı yoktur ve mantıksal akıl yürütme ile bulunur. Her görevde, bu görevde işi yapmanın amacının ne olduğunu kendimiz belirlemeliyiz ( faydalı iş veya güç) ve tüm işi yapmanın mekanizması veya yöntemi neydi (harcanan güç veya iş).
Genel durumda verimlilik, mekanizmanın bir tür enerjiyi diğerine ne kadar verimli bir şekilde dönüştürdüğünü gösterir. Güç zamanla değişirse, iş, zamana karşı güç grafiğinin altındaki şeklin alanı olarak bulunur:
Kinetik enerji
Bir cismin kütlesi ile hızının karesinin çarpımının yarısına eşit olan fiziksel niceliğe denir. vücudun kinetik enerjisi (hareket enerjisi):
Yani 2000 kg kütleli bir araba 10 m/s hızla hareket ediyorsa kinetik enerjisi şuna eşittir: E k \u003d 100 kJ ve 100 kJ iş yapma yeteneğine sahiptir. Bu enerji ısıya dönüşebilir (araba fren yaptığında, tekerleklerin lastikleri, yol ve fren diskleri ısındığında) veya arabayı ve arabanın çarptığı gövdeyi (bir kazada) deforme etmek için harcanabilir. Kinetik enerjiyi hesaplarken, iş gibi enerji de skaler bir büyüklük olduğundan, arabanın nerede hareket ettiği önemli değildir.
Bir vücut iş yapabiliyorsa enerjiye sahiptir.Örneğin, hareket eden bir cismin kinetik enerjisi vardır, yani. hareket enerjisidir ve cisimleri deforme etmek veya çarpışma meydana gelen cisimlere ivme vermek için iş yapabilir.
Kinetik enerjinin fiziksel anlamı: kütle ile hareketsiz duran bir vücut için m hızla hareket etmeye başladı v elde edilen kinetik enerji değerine eşit iş yapmak gerekir. vücut kütlesi ise m bir hızda hareket etmek v, sonra onu durdurmak için ilk kinetik enerjisine eşit iş yapmak gerekir. Frenleme sırasında, kinetik enerji esas olarak (enerjinin deformasyon için kullanıldığı çarpışma durumları hariç) sürtünme kuvveti tarafından “alılır”.
Kinetik enerji teoremi: bileşke kuvvetin işi cismin kinetik enerjisindeki değişime eşittir:
Kinetik enerji teoremi, vücudun, yönü hareket yönü ile örtüşmeyen, değişen bir kuvvetin etkisi altında hareket ettiği genel durumda da geçerlidir. Bu teoremi bir cismin hızlanması ve yavaşlaması problemlerinde uygulamak uygundur.
Potansiyel enerji
Fizikte kinetik enerji veya hareket enerjisi ile birlikte önemli rol oyun konsepti potansiyel enerji veya cisimlerin etkileşim enerjisi.
Potansiyel enerji, cisimlerin karşılıklı konumuyla belirlenir (örneğin, cismin Dünya yüzeyine göre konumu). Potansiyel enerji kavramı, yalnızca çalışmaları vücudun yörüngesine bağlı olmayan ve yalnızca ilk ve son konumlar tarafından belirlenen kuvvetler için tanıtılabilir (sözde muhafazakar kuvvetler). Bu tür kuvvetlerin kapalı bir yörünge üzerindeki işi sıfırdır. Bu özelliğe yerçekimi kuvveti ve esneklik kuvveti sahiptir. Bu kuvvetler için potansiyel enerji kavramını tanıtabiliriz.
Dünyanın yerçekimi alanındaki bir cismin potansiyel enerjisi formülle hesaplanır:
Vücudun potansiyel enerjisinin fiziksel anlamı: potansiyel enerji, vücudu sıfır seviyesine indirirken yerçekimi kuvvetinin yaptığı işe eşittir ( h vücudun ağırlık merkezinden sıfır seviyesine olan mesafedir). Bir cismin potansiyel enerjisi varsa, bu cisim yüksekten düştüğünde iş yapabilir. h sıfıra kadar. Yerçekimi işi, zıt işaretle alındığında vücudun potansiyel enerjisindeki değişime eşittir:
Genellikle enerji görevlerinde, bedeni kaldırmak (ters çevirmek, çukurdan çıkmak) için iş bulmanız gerekir. Bütün bu durumlarda, vücudun kendisinin değil, sadece ağırlık merkezinin hareketini dikkate almak gerekir.
Potansiyel enerji Ep, sıfır seviyesinin seçimine, yani OY ekseninin orijin seçimine bağlıdır. Her problemde, kolaylık nedeniyle sıfır seviyesi seçilmiştir. Fiziksel anlamı olan potansiyel enerjinin kendisi değil, vücut bir konumdan diğerine hareket ettiğinde değişimidir. Bu değişiklik sıfır seviyesinin seçimine bağlı değildir.
Gerilmiş bir yayın potansiyel enerjisi formülle hesaplanır:
nerede: k- yay sertliği. Gerilmiş (veya sıkıştırılmış) bir yay, kendisine bağlı bir cismi harekete geçirebilir, yani bu cisme kinetik enerji verebilir. Bu nedenle, böyle bir yay bir enerji rezervine sahiptir. Esnetme veya Sıkıştırma X vücudun deforme olmamış durumundan hesaplanmalıdır.
Elastik olarak deforme olmuş bir cismin potansiyel enerjisi, belirli bir durumdan sıfır deformasyonlu bir duruma geçiş sırasında elastik kuvvetin işine eşittir. İlk durumda yay zaten deforme olmuşsa ve uzaması şuna eşitse x 1 , daha sonra uzama ile yeni bir duruma geçiş üzerine xŞekil 2'de, elastik kuvvet, zıt işaretle alındığında potansiyel enerjideki değişime eşit iş yapacaktır (elastik kuvvet her zaman vücudun deformasyonuna karşı yönlendirildiği için):
Elastik deformasyon sırasındaki potansiyel enerji, vücudun tek tek bölümlerinin elastik kuvvetler tarafından birbirleriyle etkileşiminin enerjisidir.
Sürtünme kuvvetinin işi katedilen mesafeye bağlıdır (işleri yörüngeye ve katedilen mesafeye bağlı olan bu kuvvete şu ad verilir: enerji tüketen kuvvetler). Sürtünme kuvveti için potansiyel enerji kavramı tanıtılamaz.
Yeterlik
Verimlilik faktörü (COP)- enerjinin dönüştürülmesi veya transferi ile ilgili olarak bir sistemin (cihaz, makine) verimliliğinin bir özelliği. Kullanılan faydalı enerjinin sistem tarafından alınan toplam enerji miktarına oranı ile belirlenir (formül yukarıda verilmiştir).
Verimlilik hem iş açısından hem de güç açısından hesaplanabilir. Yararlı ve harcanan iş (güç) her zaman basit mantıksal akıl yürütme ile belirlenir.
Elektrik motorlarında verimlilik, yapılan (faydalı) mekanik işin elektrik enerjisi kaynaktan alınmıştır. Isı makinelerinde, faydalı mekanik işin harcanan ısı miktarına oranı. AT elektrik transformatörleri- ikincil sargıda alınan elektromanyetik enerjinin birincil sargı tarafından tüketilen enerjiye oranı.
Genelliği nedeniyle, verimlilik kavramı, aşağıdaki gibi farklı sistemlerin birleştirilmiş bir bakış açısıyla karşılaştırılmasını ve değerlendirilmesini mümkün kılar. nükleer reaktörler, elektrik jeneratörleri ve motorları, termik santraller, yarı iletken cihazlar, biyolojik nesneler vb.
Sürtünme, çevredeki cisimlerin ısınması vb. nedeniyle kaçınılmaz enerji kayıpları nedeniyle. Verimlilik her zaman birden azdır. Buna göre verim, harcanan enerjinin bir kesri, yani uygun bir kesir veya yüzde olarak ifade edilir ve boyutsuz bir niceliktir. Verimlilik, bir makinenin veya mekanizmanın ne kadar verimli çalıştığını karakterize eder. Termik santrallerin verimliliği% 35-40, süper şarjlı ve ön soğutmalı içten yanmalı motorlar -% 40-50, dinamolar ve yüksek güçlü jeneratörler -% 95, transformatörler -% 98'e ulaşıyor.
Verimliliği bulmanız gereken veya bilindiği görev, mantıklı bir akıl yürütme ile başlamanız gerekir - hangi işin yararlı olduğu ve neyin harcandığı.
Mekanik enerjinin korunumu yasası
tam mekanik enerji kinetik enerjinin (yani hareket enerjisinin) ve potansiyelin (yani, cisimlerin yerçekimi ve esneklik kuvvetleriyle etkileşiminin enerjisinin) toplamına denir:
Mekanik enerji başka biçimlere, örneğin iç (termal) enerjiye geçmezse, kinetik ve potansiyel enerjinin toplamı değişmeden kalır. Mekanik enerji termal enerjiye dönüştürülürse, mekanik enerjideki değişim, sürtünme kuvvetinin çalışmasına veya enerji kayıplarına veya açığa çıkan ısı miktarına vb. eşittir, başka bir deyişle, toplam mekanik enerjideki değişiklik, dış kuvvetlerin işine eşittir:
Oluşan cisimlerin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamı kapalı sistem(yani, hiçbir dış kuvvetin etki etmediği ve çalışmalarının sırasıyla sıfıra eşit olduğu) ve birbirleriyle etkileşime giren yerçekimi ve elastik kuvvetler değişmeden kalır:
Bu ifade ifade eder mekanik süreçlerde enerjinin korunumu yasası (LSE). Newton yasalarının bir sonucudur. Mekanik enerjinin korunumu yasası, yalnızca kapalı bir sistemdeki cisimler birbirleriyle esneklik ve yerçekimi kuvvetleri ile etkileşime girdiğinde yerine getirilir. Enerjinin korunumu yasasıyla ilgili tüm problemlerde, her zaman cisimler sisteminin en az iki durumu olacaktır. Kanun, birinci durumun toplam enerjisinin, ikinci durumun toplam enerjisine eşit olacağını söylüyor.
Enerjinin korunumu yasası ile ilgili problemleri çözmek için algoritma:
- Vücudun ilk ve son konumunun noktalarını bulun.
- Bu noktalarda vücudun hangi enerjilere sahip olduğunu yazın.
- Vücudun ilk ve son enerjisini eşitleyin.
- Önceki fizik konularından gerekli diğer denklemleri ekleyin.
- Elde edilen denklemi veya denklem sistemini matematiksel yöntemler kullanarak çözün.
Mekanik enerjinin korunumu yasasının, vücudun koordinatları ve hızları arasında iki yönlü bir bağlantı elde etmeyi mümkün kıldığını belirtmek önemlidir. farklı noktalar tüm ara noktalarda vücudun hareket yasasını analiz etmeden yörüngeler. Mekanik enerjinin korunumu yasasının uygulanması, birçok sorunun çözümünü büyük ölçüde basitleştirebilir.
AT gerçek koşullar neredeyse her zaman hareket eden cisimler, yerçekimi kuvvetleri, elastik kuvvetler ve diğer kuvvetler ile birlikte ortamın sürtünme kuvvetlerinden veya direnç kuvvetlerinden etkilenir. Sürtünme kuvvetinin işi yolun uzunluğuna bağlıdır.
Kapalı bir sistemi oluşturan cisimler arasında sürtünme kuvvetleri etki ederse, mekanik enerji korunmaz. Mekanik enerjinin bir kısmı dönüştürülür. içsel enerji gövdeler (ısıtma). Böylece, bir bütün olarak enerji (yani sadece mekanik enerji değil) her durumda korunur.
Herhangi bir fiziksel etkileşimde enerji ortaya çıkmaz ve kaybolmaz. Sadece bir formdan diğerine değişir. Bu deneysel olarak kurulmuş gerçek, doğanın temel yasasını ifade eder - enerjinin korunumu ve dönüşümü yasası.
Enerjinin korunumu ve dönüşümü yasasının sonuçlarından biri, “sürekli hareket makinesi” (perpetuum mobile) - enerji tüketmeden süresiz olarak çalışabilen bir makine yaratmanın imkansız olduğu iddiasıdır.
Çeşitli iş görevleri
Görev bulmak ise mekanik iş, sonra önce onu bulmanın bir yolunu seçin:
- İşler aşağıdaki formül kullanılarak bulunabilir: A = FSçünkü α . Seçilen referans çerçevesinde işi yapan kuvveti ve bu kuvvetin etkisi altında cismin yer değiştirme miktarını bulunuz. Açının kuvvet ve yer değiştirme vektörleri arasında seçilmesi gerektiğine dikkat edin.
- Bir dış kuvvetin işi, son ve başlangıç durumlarındaki mekanik enerji arasındaki fark olarak bulunabilir. Mekanik enerji, vücudun kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamına eşittir.
- Bir cismi sabit bir hızla kaldırmak için yapılan iş şu formülle bulunabilir: A = mgh, nerede h- yükseldiği yükseklik vücudun ağırlık merkezi.
- İş, güç ve zamanın ürünü olarak bulunabilir, yani. formüle göre: A = nokta.
- İş, yer değiştirmeye karşı kuvvet veya zamana karşı güç grafiğinin altındaki bir şeklin alanı olarak bulunabilir.
Enerjinin korunumu yasası ve dönme hareketinin dinamiği
Bu konunun görevleri matematiksel olarak oldukça karmaşıktır, ancak yaklaşım bilgisi ile tamamen standart bir algoritmaya göre çözülürler. Tüm problemlerde, gövdenin dikey düzlemde dönüşünü dikkate almanız gerekecektir. Çözüm, aşağıdaki eylem dizisine indirgenecektir:
- İlgilendiğiniz noktayı (vücudun hızını, ipliğin gerginliğini, ağırlığını vb. belirlemenin gerekli olduğu nokta) belirlemek gerekir.
- Cismin döndüğü, yani merkezcil ivmeye sahip olduğu göz önüne alındığında, bu noktada Newton'un ikinci yasasını yazın.
- Mekanik enerjinin korunumu yasasını, cismin bu çok ilginç noktadaki hızını ve ayrıca hakkında bir şey bilinen bazı durumlarda cismin durumunun özelliklerini içerecek şekilde yazın.
- Koşullara bağlı olarak, bir denklemden hızın karesini ifade edin ve onu başka bir denklemle değiştirin.
- Diğer gerekli işlemleri gerçekleştirin matematiksel işlemler nihai sonucu almak için.
Sorunları çözerken şunu unutmayın:
- Dişler üzerinde minimum hızda dönme sırasında üst noktayı geçme koşulu, desteğin tepki kuvvetidir. N içinde en üst nokta 0'a eşittir. Ölü döngünün en üst noktasından geçerken aynı koşul sağlanır.
- Bir çubuk üzerinde dönerken, tüm daireyi geçme koşulu: en üst noktadaki minimum hız 0'dır.
- Gövdenin küre yüzeyinden ayrılmasının koşulu, desteğin ayrılma noktasındaki tepki kuvvetinin sıfır olmasıdır.
esnek olmayan çarpışmalar
Mekanik enerjinin korunumu yasası ve momentumun korunumu yasası, etki eden kuvvetlerin bilinmediği durumlarda mekanik problemlere çözüm bulmayı mümkün kılar. Bu tür sorunlara bir örnek, cisimlerin etki etkileşimidir.
Etki (veya çarpışma) Vücutların kısa süreli etkileşimini çağırmak gelenekseldir, bunun sonucunda hızları önemli değişiklikler yaşar. Vücutların çarpışması sırasında, büyüklükleri kural olarak bilinmeyen kısa süreli darbe kuvvetleri aralarında hareket eder. Bu nedenle, etki etkileşimini doğrudan Newton yasalarının yardımıyla düşünmek imkansızdır. Çoğu durumda enerjinin ve momentumun korunumu yasalarının uygulanması, çarpışma sürecini göz önünde bulundurmayı ve çarpışmadan önceki ve sonraki cisimlerin hızları arasında bir bağlantı elde etmeyi mümkün kılar. ara değerler bu miktarlar.
Günlük yaşamda, teknolojide ve fizikte (özellikle atom ve temel parçacıkların fiziğinde) bedenlerin etki etkileşimi ile sık sık uğraşmak gerekir. Mekanikte, genellikle iki etki etkileşimi modeli kullanılır - kesinlikle elastik ve kesinlikle esnek olmayan etkiler.
Kesinlikle esnek olmayan etki Vücutların birbirine bağlandığı (birbirine yapıştığı) ve tek bir vücut olarak hareket ettiği böyle bir şok etkileşimi denir.
Tamamen esnek olmayan bir çarpmada mekanik enerji korunmaz. Kısmen veya tamamen vücutların iç enerjisine geçer (ısıtma). Herhangi bir etkiyi tanımlamak için, salınan ısıyı hesaba katarak hem momentumun korunumu yasasını hem de mekanik enerjinin korunumu yasasını yazmanız gerekir (önce bir çizim çizmek çok arzu edilir).
Kesinlikle elastik etki
Kesinlikle elastik etki bir cisimler sisteminin mekanik enerjisinin korunduğu çarpışmaya çarpışma denir. Çoğu durumda, atomların, moleküllerin ve temel parçacıkların çarpışmaları, kesinlikle esnek etki yasalarına uyar. Momentumun korunumu yasası ile birlikte kesinlikle esnek bir etki ile mekanik enerjinin korunumu yasası yerine getirilir. Mükemmel esnek bir çarpışmanın basit bir örneği, biri çarpışmadan önce hareketsiz durumda olan iki bilardo topunun merkezi etkisi olabilir.
merkez yumruk topların çarpmadan önceki ve sonraki hızlarının merkez çizgisi boyunca yönlendirildiği çarpışmaya çarpışma denir. Böylece, mekanik enerjinin ve momentumun korunumu yasalarını kullanarak, çarpışmadan önceki hızları biliniyorsa, topların çarpışmadan sonraki hızlarını belirlemek mümkündür. Merkezi etki, özellikle atomların veya moleküllerin çarpışması söz konusu olduğunda, pratikte çok nadiren gerçekleşir. Merkezi olmayan esnek çarpışmada, parçacıkların (topların) çarpışmadan önceki ve sonraki hızları aynı doğru boyunca yönlendirilmez.
Merkezi olmayan elastik çarpmanın özel bir durumu, biri çarpışmadan önce hareketsiz olan ve ikincisinin hızı topların merkezlerinin çizgisi boyunca yönlendirilmemiş olan aynı kütleye sahip iki bilardo topunun çarpışmasıdır. Bu durumda, esnek çarpışmadan sonra topların hız vektörleri her zaman birbirine dik olarak yönlendirilir.
Koruma yasaları. zor görevler
Birden çok gövde
Enerjinin korunumu yasasıyla ilgili bazı görevlerde, bazı nesnelerin hareket ettiği kabloların kütlesi olabilir (yani, zaten alışık olabileceğiniz gibi ağırlıksız değildir). Bu durumda, bu tür kabloların (yani ağırlık merkezlerinin) hareket ettirilmesi işi de dikkate alınmalıdır.
Ağırlıksız bir çubukla birbirine bağlanan iki gövde dikey bir düzlemde dönüyorsa, o zaman:
- potansiyel enerjiyi hesaplamak için bir sıfır seviyesi seçin, örneğin dönme ekseni seviyesinde veya yüklerden birinin bulunduğu en düşük nokta seviyesinde ve bir çizim yapın;
- ilk durumda her iki cismin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamının sol tarafa yazıldığı ve son durumda her iki cismin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamının yazıldığı mekanik enerjinin korunumu yasası yazılmıştır. sağ tarafta yazılıdır;
- cisimlerin açısal hızlarının aynı olduğunu dikkate alın, o zaman cisimlerin doğrusal hızları dönme yarıçaplarıyla orantılıdır;
- Gerekirse, her cisim için Newton'un ikinci yasasını ayrı ayrı yazın.
mermi patlaması
Bir mermi patlaması durumunda, patlayıcı enerji açığa çıkar. Bu enerjiyi bulmak için, merminin patlamadan önceki mekanik enerjisini, patlamadan sonraki parçaların mekanik enerjilerinin toplamından çıkarmak gerekir. Ayrıca kosinüs teoremi (vektör yöntemi) şeklinde veya seçilen eksenlerde izdüşümler şeklinde yazılmış momentumun korunumu yasasını da kullanacağız.
Ağır bir plaka ile çarpışmalar
Hızla hareket eden ağır bir plakaya doğru izin verin v, hafif bir kütle topu hareket eder m hız ile sen n. Topun momentumu plakanın momentumundan çok daha az olduğu için çarpma sonrasında plakanın hızı değişmeyecek ve aynı hızda ve aynı yönde hareket etmeye devam edecektir. Elastik çarpmanın bir sonucu olarak, top plakadan uçacaktır. Burada şunu anlamak önemlidir topun plakaya göre hızı değişmez. Bu durumda, topun son hızı için şunu elde ederiz:
Böylece çarpmadan sonra topun hızı duvarın hızının iki katı kadar artar. Top ve plakanın çarpmadan önce aynı yönde hareket ettiği durum için benzer bir argüman, topun hızının duvarın hızının iki katı kadar azalması sonucuna yol açar:
Fizik ve matematikte, diğer şeylerin yanı sıra, üç temel koşulun karşılanması gerekir:
- Tüm konuları inceleyin ve bu sitedeki çalışma materyallerinde verilen tüm testleri ve görevleri tamamlayın. Bunu yapmak için hiçbir şeye ihtiyacınız yok, yani: her gün üç ila dört saatinizi fizik ve matematikte CT'ye hazırlanmak, teori çalışmak ve problem çözmek için ayırmak. Gerçek şu ki, CT sadece fizik veya matematik bilmenin yeterli olmadığı, aynı zamanda hızlı ve hatasız çözebilmeniz gereken bir sınavdır. çok sayıda için görevler farklı konular ve değişen karmaşıklık. İkincisi ancak binlerce problem çözülerek öğrenilebilir.
- Fizikteki tüm formülleri ve yasaları, matematikteki formülleri ve yöntemleri öğrenin. Aslında bunu yapmak da çok basit, fizikte sadece 200 kadar gerekli formül var, hatta matematikte biraz daha az. Bu konuların her birinde, sorunları çözmek için yaklaşık bir düzine standart yöntem vardır. temel Seviyeöğrenilebilen ve böylece tamamen otomatik olarak ve zorlanmadan, dijital dönüşümün çoğunu doğru zamanda çözen zorluklar. Bundan sonra, sadece en zor görevleri düşünmeniz gerekecek.
- Fizik ve matematikteki prova testinin üç aşamasına da katılın. Her iki seçeneği de çözmek için her RT iki kez ziyaret edilebilir. Yine CT'de, problemleri hızlı ve verimli bir şekilde çözebilme yeteneği, formül ve yöntem bilgisinin yanı sıra, zamanı doğru planlayabilmek, kuvvetleri dağıtabilmek ve en önemlisi cevap formunu doğru doldurabilmek de gereklidir. , cevapların ve görevlerin sayısını veya kendi adınızı karıştırmadan. Ayrıca, RT sırasında, DT'deki hazırlıksız bir kişi için çok sıra dışı görünebilecek görevlerde soru sorma tarzına alışmak önemlidir.
Bu üç noktanın başarılı, özenli ve sorumlu bir şekilde uygulanması, CT'de yapabileceğinizin maksimumu olan mükemmel bir sonuç göstermenize izin verecektir.
Bir hata mı buldunuz?
Eğer bir hata bulduğunuzu düşünüyorsanız Eğitim malzemeleri, sonra lütfen posta ile bu konuda yazın. Ayrıca bir hatayı şuradan da bildirebilirsiniz: sosyal ağ(). Mektupta konuyu (fizik veya matematik), konunun veya testin adını veya numarasını, görevin numarasını veya metindeki (sayfa) yeri, sizce bir hata olduğunu belirtin. Ayrıca iddia edilen hatanın ne olduğunu da açıklayın. Mektubunuz gözden kaçmayacak, hata ya düzeltilecek ya da neden yanlış olmadığı size anlatılacak.
Hemen hemen herkes, tereddüt etmeden cevap verecektir: ikincisinde. Ve yanılacaklar. Olay tam tersi. Fizikte mekanik iş tanımlanır aşağıdaki tanımlar: mekanik iş, bir cisme bir kuvvet etki ettiğinde ve hareket ettiğinde yapılır. Mekanik iş, uygulanan kuvvet ve kat edilen mesafe ile doğru orantılıdır.
Mekanik iş formülü
Mekanik çalışma aşağıdaki formülle belirlenir:
burada A iş, F kuvvet, s kat edilen mesafedir.
POTANSİYEL(potansiyel fonksiyon), geniş bir fiziksel kuvvet alanı sınıfını (elektrik, yerçekimi vb.) ve genel olarak alanları karakterize eden bir kavram fiziksel özellikler, vektörlerle temsil edilir (akışkan hızı alanı, vb.). Genel durumda, vektör alanının potansiyeli a( x,y,z) böyle bir skaler fonksiyondur sen(x,y,z) bu a = derece
35. Elektrik alanındaki iletkenler. Elektrik kapasitesi.bir elektrik alanındaki iletkenler.İletkenler, bir elektrik alanının etkisi altında hareket edebilen çok sayıda serbest yük taşıyıcısının varlığı ile karakterize edilen maddelerdir. İletkenler arasında metaller, elektrolitler, kömür bulunur. Metallerde, serbest yüklerin taşıyıcıları, atomlar etkileşime girdiğinde, "kendi" atomlarıyla bağlarını tamamen kaybeden ve bir bütün olarak tüm iletkenin mülkü haline gelen atomların dış kabuklarının elektronlarıdır. Serbest elektronlar katılır termal hareket gaz molekülleri gibidir ve metal içinde herhangi bir yönde hareket edebilir. Elektrik kapasitesi- bir iletkenin özelliği, bir elektrik yükü biriktirme yeteneğinin bir ölçüsü. Teoride elektrik devreleri kapasitans, iki iletken arasındaki karşılıklı kapasitanstır; iki terminalli bir ağ şeklinde sunulan elektrik devresinin kapasitif elemanının parametresi. Bu kapasite, büyüklüğün oranı olarak tanımlanır. elektrik şarjı bu iletkenler arasındaki potansiyel farka
36. Düz bir kapasitörün kapasitansı.
Düz bir kapasitörün kapasitansı.
O. düz bir kapasitörün kapasitansı sadece boyutuna, şekline ve dielektrik sabitine bağlıdır. Yüksek kapasiteli bir kapasitör oluşturmak için plakaların alanını artırmak ve dielektrik tabakanın kalınlığını azaltmak gerekir.
37. Vakumda akımların manyetik etkileşimi. Amper yasası.Amper yasası. 1820'de Ampère (Fransız bilim adamı (1775-1836)) deneysel olarak hesaplanabilecek bir yasa oluşturdu. akım ile uzunluktaki bir iletken elemana etkiyen kuvvet.
nerede manyetik indüksiyon vektörü, akım yönünde çizilen iletkenin uzunluk elemanının vektörüdür.
Kuvvet modülü, iletkendeki akımın yönü ile manyetik alanın yönü arasındaki açıdır. Düzgün bir alanda akım olan düz bir iletken için
Etki eden kuvvetin yönü kullanılarak belirlenebilir. sol el kuralları:
Sol elin avuç içi normal (geçerli) bileşene göre konumlandırılmışsa manyetik alan avuç içine girer ve dört uzanmış parmak akım boyunca yönlendirilir, ardından başparmak Amper kuvvetinin etki ettiği yönü gösterecektir.
38. Manyetik alan gücü. Biot-Savart-Laplace yasasıManyetik alan kuvveti(standart tanım H ) - vektör fiziksel miktar, vektörün farkına eşit manyetik indüksiyon B ve manyetizasyon vektörü J .
AT Uluslararası Birimler Sistemi (SI): 
nerede- manyetik sabit.
BSL kanunu. Tek bir akım elemanının manyetik alanını belirleyen yasa 
39. Biot-Savart-Laplace yasasının uygulamaları. Doğru akım alanı için
Dairesel bir döngü için.
Ve solenoid için
40. Manyetik alan indüksiyonu Manyetik alan, manyetik alan indüksiyonu (uzayda belirli bir noktada manyetik alanın kuvvet özelliği olan bir vektör miktarı) olarak adlandırılan bir vektör miktarı ile karakterize edilir. Mİ. (B) bu, iletkenlere etki eden bir kuvvet değildir, aşağıdaki formüle göre belirli bir kuvvetle bulunan bir miktardır: B \u003d F / (I * l) (Sözlü olarak: MI vektör modülü. (B), manyetik alanın manyetik hatlara dik yerleştirilmiş akım taşıyan bir iletken üzerinde etki ettiği F kuvvet modülünün, iletken I'deki akım kuvvetine ve iletken l'nin uzunluğuna oranına eşittir. Manyetik indüksiyon sadece manyetik alana bağlıdır. Bu bağlamda, indüksiyon, manyetik alanın nicel bir özelliği olarak düşünülebilir. Manyetik alanın hızla hareket eden bir yüke hangi kuvvetle (Lorentz Kuvveti) etki ettiğini belirler. 
MI, Tesla (1 T) cinsinden ölçülür. Bu durumda, 1 Tl \u003d 1 N / (A * m). MI yönü vardır. Grafiksel olarak çizgiler halinde çizilebilir. Düzgün bir manyetik alanda, MI'lar paraleldir ve MI vektörü tüm noktalarda aynı şekilde yönlendirilecektir. Düzgün olmayan bir manyetik alan durumunda, örneğin akım olan bir iletkenin etrafındaki bir alan, manyetik indüksiyon vektörü, iletkenin etrafındaki uzayda her noktada değişecek ve bu vektöre teğetler, iletken etrafında eşmerkezli daireler oluşturacaktır.
41. Bir parçacığın manyetik alandaki hareketi. Lorentz kuvveti. a) - Bir parçacık düzgün bir manyetik alanın bir bölgesine uçarsa ve V vektörü B vektörüne dikse, o zaman Lorentz kuvveti Fl=mV^2 olduğundan, R=mV/qB yarıçaplı bir daire boyunca hareket eder. /R, merkezcil bir kuvvet rolünü oynar. Devir periyodu T=2piR/V=2pim/qB'dir ve parçacığın hızına bağlı değildir (Bu sadece V için geçerlidir.<<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. kuvveti şu bağıntı ile belirlenir: Fl = q V B sina (q, hareketli yükün büyüklüğüdür; V, hızının modülüdür; B, manyetik alan indüksiyon vektörünün modülüdür; alfa, V vektörü ve B vektörü) Lorentz kuvveti hıza diktir ve bu nedenle iş yapmaz, yükün hız modülünü ve kinetik enerjisini değiştirmez. Ancak hızın yönü sürekli değişir. Lorentz kuvveti, B ve v vektörlerine diktir ve yönü, Amper kuvvetinin yönü ile aynı sol elin kuralı kullanılarak belirlenir: eğer sol el, manyetik indüksiyon bileşeni B, vektöre dik olacak şekilde konumlandırılırsa. yük hızı, avuç içine girer ve dört parmak pozitif bir yükün hareketi boyunca yönlendirilir (negatif olanın hareketine karşı), daha sonra 90 derece bükülmüş başparmak, F l yüküne etki eden Lorentz kuvvetinin yönünü gösterecektir. 
Hareket eden her beden iş olarak tanımlanabilir. Başka bir deyişle, kuvvetlerin hareketini karakterize eder.
İş şu şekilde tanımlanır:
Kuvvet modülü ile cismin kat ettiği yolun çarpımı, kuvvet ve hareket yönü arasındaki açının kosinüsü ile çarpılır.
İş Joule cinsinden ölçülür:
1 [J] = = [kg* m2/s2]
Örneğin, A cismi 5 N'luk bir kuvvetin etkisi altında 10 m'yi geçti, cismin yaptığı işi belirleyin.
Hareket yönü ve kuvvetin etkisi aynı olduğundan, kuvvet vektörü ile yer değiştirme vektörü arasındaki açı 0° olacaktır. 0°'deki bir açının kosinüsü 1 olduğu için formül basitleştirilmiştir.
İlk parametreleri formülde değiştirerek şunu buluruz:
A= 15 J.
Başka bir örnek düşünün, 2 kg kütleli, 6 m / s2 ivme ile hareket eden bir cisim 10 m geçti, eğik bir düzlem boyunca 60 ° açıyla yukarı doğru hareket ederse, vücut tarafından yapılan işi belirleyin.
Başlangıç olarak, vücuda 6 m / s2'lik bir ivmeyi bildirmek için hangi kuvvetin uygulanması gerektiğini hesaplıyoruz.
F = 2 kg * 6 m/s2 = 12 H.
12H'lik bir kuvvetin etkisi altında, vücut 10 m yol aldı, iş zaten bilinen formül kullanılarak hesaplanabilir:
Burada, a 30 ° 'ye eşittir. İlk verileri formülde değiştirerek şunu elde ederiz:
A= 103.2 J.
Güç
Birçok mekanizma makinesi aynı işi farklı bir süre için gerçekleştirir. Bunları karşılaştırmak için güç kavramı tanıtılır.
Güç, birim zamanda yapılan iş miktarını gösteren bir değerdir.
Güç, İskoç mühendis James Watt'tan sonra watt olarak ölçülür.
1 [Watt] = 1 [J/s].
Örneğin büyük bir vinç 10 ton ağırlığındaki bir yükü 1 dakikada 30 m yüksekliğe kaldırdı. Küçük bir vinç 2 ton tuğlayı 1 dakikada aynı yüksekliğe kaldırdı. Vinç kapasitelerini karşılaştırın.
Vinçler tarafından gerçekleştirilen işi tanımlayın. Yük 30m yükselirken, yerçekimi kuvvetinin üstesinden gelir, bu nedenle yükü kaldırmak için harcanan kuvvet, Dünya ile yük arasındaki etkileşim kuvvetine eşit olacaktır (F = m * g). Ve iş, kuvvetlerin ve malların kat ettiği mesafenin, yani yüksekliğin ürünüdür.
Büyük bir vinç için A1 = 10.000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 3.000.000 J ve küçük bir vinç için A2 = 2.000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 600.000 J.
Güç, işin zamana bölünmesiyle hesaplanabilir. Her iki vinç de yükü 1 dakikada (60 sn) kaldırdı.
Buradan:
N1 = 3.000.000 J/60 s = 50.000 W = 50 kW.
N2 = 600.000 J / 60 s = 10.000 W = 10 kW.
Yukarıdaki verilerden, ilk vincin ikinciden 5 kat daha güçlü olduğu açıkça görülmektedir.
Mekaniğin en önemli kavramlarından biri iş gücü .
Zorla çalışma
Çevremizdeki dünyadaki tüm fiziksel bedenler güç tarafından yönlendirilir. Aynı veya zıt yönde hareket eden bir cisim, bir veya daha fazla cisimden gelen bir kuvvet veya birkaç kuvvetten etkileniyorsa, derler ki: iş bitti .
Yani mekanik iş cisme etki eden kuvvet tarafından yapılır. Böylece, bir elektrikli lokomotifin çekiş kuvveti, tüm treni harekete geçirir ve böylece mekanik iş gerçekleştirir. Bisiklet, bisikletçinin bacaklarının kas gücüyle hareket eder. Bu nedenle, bu kuvvet aynı zamanda mekanik iş yapar.
fizikte kuvvet işi kuvvet modülünün, kuvvet uygulama noktasının yer değiştirme modülünün ve kuvvet ile yer değiştirme vektörleri arasındaki açının kosinüsünün çarpımına eşit bir fiziksel nicelik olarak adlandırılır.
A = F s cos (F, s) ,
nerede F kuvvet modülü,
s- hareket modülü .
Kuvvet rüzgarları ile yer değiştirme arasındaki açı sıfıra eşit değilse, her zaman iş yapılır. Kuvvet, hareket yönünün tersi yönde etki ederse, iş miktarı negatiftir.
Vücuda hiçbir kuvvet etki etmiyorsa veya uygulanan kuvvet ile hareket yönü arasındaki açı 90 o ise (cos 90 o \u003d 0) iş yapılmaz.
At arabayı çekerse, atın kas kuvveti veya arabaya doğru yönlendirilen çekiş kuvveti işi yapar. Ve sürücünün arabaya bastığı yerçekimi kuvveti, hareket yönüne dik olarak aşağıya doğru yönlendirildiği için hiçbir işe yaramaz.
Bir kuvvetin işi skaler bir büyüklüktür.
SI iş birimi - joule. 1 joule, kuvvetin yönü ile yer değiştirmenin aynı olması durumunda 1 m mesafede 1 newtonluk bir kuvvetin yaptığı iştir.
Bir cisme veya maddesel bir noktaya birden fazla kuvvet etki ediyorsa, bu kuvvetler bileşke kuvvetlerinin yaptığı işten bahsederler.
Uygulanan kuvvet sabit değilse, işi bir integral olarak hesaplanır:
Güç
Vücudu harekete geçiren kuvvet mekanik iş yapar. Ancak bu işin nasıl yapıldığını, hızlı veya yavaş, bazen pratikte bilmek çok önemlidir. Sonuçta, aynı iş farklı zamanlarda yapılabilir. Büyük bir elektrik motorunun yaptığı iş, küçük bir motor tarafından yapılabilir. Ama bunu yapması çok daha uzun sürecek.
Mekanikte, işin hızını karakterize eden bir nicelik vardır. Bu değer denir güç.
Güç, belirli bir süre içinde yapılan işin bu sürenin değerine oranıdır.
N= bir / ∆ t
Tanım olarak bir = F s çünkü α , a s/∆ t = v , Sonuç olarak
N= F v çünkü α = F v ,
nerede F - kuvvet, v hız, α kuvvetin yönü ile hızın yönü arasındaki açıdır.
Yani güç - kuvvet vektörü ile cismin hız vektörünün skaler çarpımıdır.
Uluslararası SI sisteminde güç, watt (W) cinsinden ölçülür.
1 watt'ın gücü, 1 saniyede (s) yapılan 1 joule (J) 'nin işidir.
İşi yapan kuvvet veya bu işin yapılma hızı artırılarak güç arttırılabilir.