Sebelum mengungkapkan topik "Bagaimana pekerjaan diukur", perlu untuk membuat penyimpangan kecil. Segala sesuatu di dunia ini mematuhi hukum fisika. Setiap proses atau fenomena dapat dijelaskan berdasarkan hukum fisika tertentu. Untuk setiap besaran yang dapat diukur, ada satuan yang biasa digunakan untuk mengukurnya. Satuan pengukuran adalah tetap dan memiliki arti yang sama di seluruh dunia.

jpg?.jpg 600w

Sistem Satuan Internasional

Alasan untuk ini adalah sebagai berikut. Pada tahun 1960, pada konferensi umum kesebelas tentang berat dan ukuran, sebuah sistem pengukuran diadopsi yang diakui di seluruh dunia. Sistem ini diberi nama Le Système International d'Unités, SI (SI System International). Sistem ini telah menjadi dasar untuk definisi satuan pengukuran yang diterima di seluruh dunia dan rasionya.

Istilah dan terminologi fisik

Dalam fisika, unit untuk mengukur kerja gaya disebut J (Joule), untuk menghormati fisikawan Inggris James Joule, yang memberikan kontribusi besar pada pengembangan bagian termodinamika dalam fisika. Satu Joule sama dengan kerja yang dilakukan oleh gaya sebesar satu N (Newton) ketika penerapannya menggerakkan satu M (meter) searah dengan gaya tersebut. Satu N (Newton) sama dengan gaya dengan massa satu kg (kilogram) dengan percepatan satu m/s2 (meter per detik) dalam arah gaya.

jpg?.jpg 600w

Rumus mencari pekerjaan

Catatan. Dalam fisika, semuanya saling berhubungan, kinerja pekerjaan apa pun dikaitkan dengan kinerja tindakan tambahan. Contohnya adalah kipas rumah tangga. Saat kipas dihidupkan, bilah kipas mulai berputar. Pisau berputar bekerja pada aliran udara, memberikan gerakan terarah. Ini adalah hasil kerja. Tetapi untuk melakukan pekerjaan, pengaruh kekuatan eksternal lainnya diperlukan, yang tanpanya kinerja tindakan tidak mungkin dilakukan. Ini termasuk kekuatan arus listrik, daya, tegangan, dan banyak nilai lain yang saling terkait.

Arus listrik, pada intinya, adalah gerakan teratur elektron dalam konduktor per satuan waktu. Arus listrik didasarkan pada partikel bermuatan positif atau negatif. Mereka disebut muatan listrik. Dilambangkan dengan huruf C, q, Kl (Liontin), dinamai ilmuwan dan penemu Prancis Charles Coulomb. Dalam sistem SI, ini adalah satuan ukuran untuk jumlah elektron bermuatan. 1 C sama dengan volume partikel bermuatan yang mengalir melalui penampang konduktor per satuan waktu. Satuan waktu adalah satu detik. Rumus muatan listrik ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

jpg?.jpg 600w

Rumus mencari muatan listrik

Kuat arus listrik dilambangkan dengan huruf A (ampere). Ampere adalah satuan dalam fisika yang mencirikan pengukuran kerja gaya yang dikeluarkan untuk memindahkan muatan di sepanjang konduktor. Pada intinya, arus listrik adalah gerakan teratur elektron dalam konduktor di bawah pengaruh medan elektromagnetik. Yang dimaksud dengan konduktor adalah suatu bahan atau lelehan garam (elektrolit) yang mempunyai hambatan kecil terhadap lewatnya elektron. Dua besaran fisika mempengaruhi kekuatan arus listrik: tegangan dan hambatan. Mereka akan dibahas di bawah ini. Arus selalu berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-4-768x552..jpg 800w

Rumus untuk menemukan kekuatan saat ini

Seperti disebutkan di atas, arus listrik adalah gerakan teratur elektron dalam konduktor. Tetapi ada satu peringatan: untuk gerakan mereka, diperlukan dampak tertentu. Efek ini dibuat dengan menciptakan perbedaan potensial. Muatan listrik bisa positif atau negatif. Muatan positif selalu cenderung ke muatan negatif. Ini diperlukan untuk keseimbangan sistem. Selisih antara jumlah partikel bermuatan positif dan negatif disebut tegangan listrik.

Gif?.gif 600w

Rumus untuk mencari tegangan

Daya adalah jumlah energi yang dikeluarkan untuk melakukan usaha sebesar satu J (Joule) dalam selang waktu satu detik. Satuan pengukuran dalam fisika dilambangkan sebagai W (Watt), dalam sistem SI W (Watt). Karena daya listrik dipertimbangkan, di sini adalah nilai energi listrik yang dikeluarkan untuk melakukan tindakan tertentu dalam jangka waktu tertentu.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-6-120x74..jpg 750w

Rumus untuk mencari daya listrik

Sebagai kesimpulan, perlu dicatat bahwa satuan ukuran kerja adalah besaran skalar, memiliki hubungan dengan semua bagian fisika dan dapat dipertimbangkan dari sisi tidak hanya elektrodinamika atau rekayasa panas, tetapi juga bagian lainnya. Artikel ini secara singkat mempertimbangkan nilai yang menjadi ciri unit pengukuran kerja gaya.

Video

Kerja mekanik adalah karakteristik energi dari gerakan tubuh fisik, yang memiliki bentuk skalar. Ini sama dengan modulus gaya yang bekerja pada benda, dikalikan dengan modulus perpindahan yang disebabkan oleh gaya ini dan kosinus sudut di antara keduanya.

Formula 1 - Pekerjaan mekanis.

F - Gaya yang bekerja pada tubuh.

s - gerakan tubuh.

cosa - Cosinus sudut antara gaya dan perpindahan.

Rumus ini memiliki bentuk umum. Jika sudut antara gaya yang diterapkan dan perpindahan adalah nol, maka kosinusnya adalah 1. Dengan demikian, pekerjaan hanya akan sama dengan produk gaya dan perpindahan. Sederhananya, jika benda bergerak ke arah penerapan gaya, maka kerja mekanik sama dengan produk gaya dan perpindahan.

Kasus khusus kedua adalah ketika sudut antara gaya yang bekerja pada tubuh dan perpindahannya adalah 90 derajat. Dalam hal ini, kosinus 90 derajat sama dengan nol, masing-masing, pekerjaan akan sama dengan nol. Dan memang, yang terjadi adalah kita menerapkan gaya ke satu arah, dan benda bergerak tegak lurus terhadapnya. Artinya, tubuh jelas tidak bergerak di bawah pengaruh kekuatan kita. Jadi, usaha gaya kita untuk menggerakkan benda adalah nol.

Gambar 1 - Kerja gaya saat menggerakkan tubuh.

Jika lebih dari satu gaya bekerja pada tubuh, maka gaya total yang bekerja pada tubuh dihitung. Dan kemudian diganti ke dalam rumus sebagai satu-satunya kekuatan. Sebuah benda di bawah aksi gaya dapat bergerak tidak hanya dalam garis lurus, tetapi juga sepanjang lintasan yang berubah-ubah. Dalam hal ini, pekerjaan dihitung untuk bagian kecil dari gerakan, yang dapat dianggap lurus dan kemudian dijumlahkan di sepanjang jalan.

Pekerjaan bisa menjadi positif dan negatif. Artinya, jika perpindahan dan gaya bertepatan dalam arah, maka pekerjaan itu positif. Dan jika gaya diterapkan dalam satu arah, dan tubuh bergerak ke arah lain, maka pekerjaan akan menjadi negatif. Contoh usaha negatif adalah usaha gaya gesekan. Karena gaya gesekan diarahkan melawan gerakan. Bayangkan sebuah tubuh bergerak di sepanjang pesawat. Sebuah gaya yang diterapkan pada tubuh mendorongnya ke arah tertentu. Gaya ini melakukan kerja positif untuk menggerakkan tubuh. Tetapi pada saat yang sama, gaya gesekan melakukan pekerjaan negatif. Ini memperlambat gerakan tubuh dan diarahkan ke gerakannya.

Gambar 2 - Gaya gerakan dan gesekan.

Usaha dalam mekanika diukur dalam Joule. Satu Joule adalah usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar satu Newton ketika sebuah benda bergerak sejauh satu meter. Selain arah gerakan tubuh, besarnya gaya yang diberikan juga dapat berubah. Misalnya, ketika pegas ditekan, gaya yang diterapkan padanya akan meningkat sebanding dengan jarak yang ditempuh. Dalam hal ini, pekerjaan dihitung dengan rumus.

Formula 2 - Kerja kompresi pegas.

k adalah kekakuan pegas.

x - pindahkan koordinat.

Anda sudah mengenal kerja mekanik (work of force) dari pelajaran fisika sekolah dasar. Ingat kembali definisi kerja mekanis yang diberikan di sana untuk kasus-kasus berikut.

Jika gaya diarahkan ke arah yang sama dengan perpindahan tubuh, maka kerja yang dilakukan oleh gaya

Dalam hal ini, usaha yang dilakukan oleh gaya adalah positif.

Jika gaya tersebut berlawanan arah dengan gerakan benda, maka usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah

Dalam hal ini, usaha yang dilakukan oleh gaya adalah negatif.

Jika gaya f_vec diarahkan tegak lurus terhadap perpindahan s_vec benda, maka usaha gaya adalah nol:

Usaha adalah besaran skalar. Satuan kerja disebut joule (dilambangkan: J) untuk menghormati ilmuwan Inggris James Joule, yang memainkan peran penting dalam penemuan hukum kekekalan energi. Dari rumus (1) berikut:

1 J = 1 N * m.

1. Sebuah batang seberat 0,5 kg dipindahkan sepanjang meja sejauh 2 m, menerapkan gaya elastis sebesar 4 N padanya (Gbr. 28.1). Koefisien gesekan antara batang dan meja adalah 0,2. Berapa usaha yang dilakukan pada balok:
a) gravitasi m?
b) gaya reaksi normal ?
c.gaya elastis?
d) gaya gesekan geser tr?

Kerja total dari beberapa gaya yang bekerja pada sebuah benda dapat ditemukan dalam dua cara:
1. Temukan pekerjaan masing-masing gaya dan tambahkan pekerjaan ini, dengan memperhatikan tanda-tandanya.
2. Temukan resultan dari semua gaya yang diterapkan pada benda dan hitung kerja dari resultan tersebut.

Kedua metode mengarah pada hasil yang sama. Untuk memverifikasi ini, kembali ke tugas sebelumnya dan jawab pertanyaan tugas 2.

2. Apa yang sama dengan:
a) jumlah usaha semua gaya yang bekerja pada balok?
b) resultan semua gaya yang bekerja pada batang?
c. kerja resultan? Dalam kasus umum (ketika gaya f_vec diarahkan pada sudut sembarang terhadap perpindahan s_vec), definisi kerja gaya adalah sebagai berikut.

Usaha A dari gaya konstan sama dengan hasil kali modulus gaya F dikali modulus perpindahan s dan kosinus sudut antara arah gaya dan arah perpindahan:

A = Fs cos (4)

3. Tunjukkan bahwa definisi umum pekerjaan mengarah pada kesimpulan yang ditunjukkan pada diagram berikut. Rumuskan secara lisan dan tuliskan di buku catatan Anda.

4. Sebuah gaya diterapkan pada batang di atas meja, modulnya adalah 10 N. Berapa sudut antara gaya ini dan gerakan batang, jika, ketika memindahkan batang sepanjang meja sejauh 60 cm, gaya ini melakukan pekerjaan: a) 3 J; b) –3 J; c) –3 J; d) -6 J? Membuat gambar penjelasan.

2. Kerja gravitasi

Biarkan sebuah benda bermassa m bergerak vertikal dari ketinggian awal h n ke ketinggian akhir h k.

Jika benda bergerak ke bawah (h n > h k, Gambar 28.2, a), arah gerakan bertepatan dengan arah gravitasi, sehingga kerja gravitasi adalah positif. Jika benda bergerak ke atas (h n< h к, рис. 28.2, б), то работа силы тяжести отрицательна.

Dalam kedua kasus, pekerjaan yang dilakukan oleh gravitasi

A \u003d mg (h n - h k). (5)

Sekarang mari kita cari kerja yang dilakukan oleh gravitasi ketika bergerak dengan sudut terhadap vertikal.

5. Sebuah balok kecil bermassa m meluncur pada bidang miring dengan panjang s dan tinggi h (Gbr. 28.3). Bidang miring membentuk sudut dengan vertikal.

a) Berapa sudut antara arah gravitasi dan arah gerakan batang? Buatlah gambar penjelasan.
b) Nyatakan kerja gravitasi dalam m, g, s, .
c) Nyatakan s dalam bentuk h dan .
d) Nyatakan kerja gravitasi dalam m, g, h.
e) Berapa kerja gravitasi ketika batang bergerak ke atas sepanjang bidang yang sama?

Setelah menyelesaikan tugas ini, Anda memastikan bahwa kerja gravitasi dinyatakan dengan rumus (5) bahkan ketika benda bergerak pada sudut vertikal - baik ke atas maupun ke bawah.

Tetapi kemudian rumus (5) untuk kerja gravitasi berlaku ketika benda bergerak sepanjang lintasan apa pun, karena lintasan apa pun (Gbr. 28.4, a) dapat direpresentasikan sebagai kumpulan "bidang miring" kecil (Gbr. 28.4, b) .

Lewat sini,
kerja gravitasi selama gerakan tetapi setiap lintasan dinyatakan dengan rumus

A t \u003d mg (h n - h k),

di mana h n - ketinggian awal tubuh, h ke - ketinggian akhirnya.
Kerja gravitasi tidak bergantung pada bentuk lintasan.

Misalnya, kerja gravitasi ketika memindahkan benda dari titik A ke titik B (Gbr. 28.5) sepanjang lintasan 1, 2 atau 3 adalah sama. Dari sini, khususnya, dapat disimpulkan bahwa kerja gravitasi ketika bergerak di sepanjang lintasan tertutup (ketika benda kembali ke titik awal) sama dengan nol.

6. Sebuah bola bermassa m, tergantung pada seutas benang dengan panjang l, dibelokkan sebesar 90º, menjaga agar benang tetap kencang, dan dilepaskan tanpa dorongan.
a) Berapa kerja gravitasi selama waktu selama bola bergerak ke posisi setimbang (Gbr. 28.6)?
b) Berapakah usaha gaya elastik benang dalam waktu yang bersamaan?
c) Berapa usaha gaya resultan yang diterapkan pada bola dalam waktu yang bersamaan?

3. Kerja gaya elastisitas

Ketika pegas kembali ke keadaan tidak berubah bentuk, gaya elastis selalu melakukan kerja positif: arahnya bertepatan dengan arah gerakan (Gbr. 28.7).

Temukan pekerjaan gaya elastis.
Modulus gaya ini terkait dengan modulus deformasi x dengan hubungan (lihat 15)

Pekerjaan gaya seperti itu dapat ditemukan secara grafis.

Perhatikan terlebih dahulu bahwa pekerjaan gaya konstan secara numerik sama dengan luas persegi panjang di bawah grafik gaya versus perpindahan (Gbr. 28.8).

Gambar 28.9 menunjukkan plot F(x) untuk gaya elastis. Mari kita secara mental membagi seluruh perpindahan tubuh ke dalam interval kecil sedemikian rupa sehingga gaya pada masing-masing dapat dianggap konstan.

Kemudian pekerjaan pada masing-masing interval ini secara numerik sama dengan luas gambar di bawah bagian grafik yang sesuai. Semua pekerjaan sama dengan jumlah pekerjaan di area ini.

Akibatnya, dalam hal ini, pekerjaan juga secara numerik sama dengan luas gambar di bawah grafik ketergantungan F(x).

7. Dengan menggunakan Gambar 28.10, buktikan bahwa

kerja gaya elastis ketika pegas kembali ke keadaan tidak berubah bentuk dinyatakan dengan rumus

A = (kx 2)/2. (7)

8. Dengan menggunakan grafik pada Gambar 28.11, buktikan bahwa ketika deformasi pegas berubah dari x n ke x k, kerja gaya elastis dinyatakan dengan rumus

Dari rumus (8) kita melihat bahwa kerja gaya elastis hanya bergantung pada deformasi awal dan akhir pegas. Oleh karena itu, jika benda dideformasi terlebih dahulu, dan kemudian kembali ke keadaan semula, maka kerja elastis kekuatan adalah nol. Ingatlah bahwa pekerjaan gravitasi memiliki sifat yang sama.

9. Pada saat awal, tegangan pegas dengan kekakuan 400 N / m adalah 3 cm, pegas diregangkan lagi 2 cm.
a) Berapa deformasi akhir pegas?
b. Berapa usaha yang dilakukan oleh gaya elastis pegas?

10. Pada saat awal pegas dengan kekakuan 200 N / m ditarik 2 cm, dan pada saat terakhir ditekan 1 cm. Berapa usaha gaya elastis pegas?

4. Kerja gaya gesekan

Biarkan tubuh meluncur pada penyangga tetap. Gaya gesek luncur yang bekerja pada benda selalu berlawanan arah dengan gerakan dan, oleh karena itu, kerja gaya gesek luncur adalah negatif untuk semua arah gerakan (Gbr. 28.12).

Oleh karena itu, jika batang dipindahkan ke kanan, dan dengan pasak dengan jarak yang sama ke kiri, maka, meskipun kembali ke posisi semula, total kerja gaya gesekan geser tidak akan sama dengan nol. Ini adalah perbedaan paling penting antara pekerjaan gaya gesekan geser dan pekerjaan gaya gravitasi dan gaya elastisitas. Ingatlah bahwa kerja gaya-gaya ini ketika menggerakkan benda di sepanjang lintasan tertutup sama dengan nol.

11. Sebuah batang bermassa 1 kg digerakkan sepanjang meja sehingga lintasannya menjadi bujur sangkar dengan sisi 50 cm.
a) Apakah balok kembali ke titik awalnya?
b. Berapakah usaha total gaya gesekan yang bekerja pada batang tersebut? Koefisien gesekan antara batang dan meja adalah 0,3.

5. Kekuatan

Seringkali, tidak hanya pekerjaan yang dilakukan yang penting, tetapi juga kecepatan pekerjaan. Hal ini ditandai dengan kekuasaan.

Daya P adalah perbandingan usaha yang dilakukan A dengan selang waktu t selama usaha ini dilakukan:

(Kadang-kadang daya dalam mekanika dilambangkan dengan huruf N, dan dalam elektrodinamika dilambangkan dengan huruf P. Kami merasa lebih mudah menggunakan sebutan daya yang sama.)

Satuan daya adalah watt (dilambangkan: W), dinamai menurut penemu Inggris James Watt. Dari rumus (9) berikut bahwa

1 W = 1 J/s.

12. Berapa daya yang dikembangkan seseorang dengan mengangkat ember berisi air secara seragam dengan berat 10 kg ke ketinggian 1 m selama 2 s?

Seringkali lebih mudah untuk mengekspresikan kekuatan bukan dalam hal pekerjaan dan waktu, tetapi dalam hal kekuatan dan kecepatan.

Pertimbangkan kasus ketika gaya diarahkan sepanjang perpindahan. Maka usaha gaya A = Fs. Mengganti ekspresi ini ke dalam rumus (9) untuk kekuatan, kami memperoleh:

P = (Fs)/t = F(s/t) = Fv. (sepuluh)

13. Sebuah mobil melaju di jalan mendatar dengan kecepatan 72 km/jam. Pada saat yang sama, mesinnya mengembangkan kekuatan 20 kW. Berapakah gaya hambatan terhadap pergerakan mobil tersebut?

Petunjuk. Ketika sebuah mobil bergerak di sepanjang jalan horizontal dengan kecepatan konstan, gaya traksi sama dalam nilai absolut dengan gaya hambat mobil.

14. Berapa lama waktu yang diperlukan untuk mengangkat balok beton seberat 4 ton sampai ketinggian 30 m secara merata, jika daya motor derek 20 kW, dan efisiensi motor derek 75%?

Petunjuk. Efisiensi motor listrik sama dengan perbandingan kerja mengangkat beban dengan kerja mesin.

Pertanyaan dan tugas tambahan

15. Sebuah bola bermassa 200 g dilemparkan dari balkon setinggi 10 dan membentuk sudut 45º terhadap cakrawala. Setelah mencapai ketinggian maksimum 15 m dalam penerbangan, bola jatuh ke tanah.
a) Berapa usaha yang dilakukan oleh gravitasi dalam mengangkat bola?
b. Berapa usaha yang dilakukan oleh gravitasi ketika bola diturunkan?
c) Berapa usaha yang dilakukan oleh gravitasi selama seluruh penerbangan bola?
d) Apakah ada data tambahan dalam kondisi tersebut?

16. Sebuah bola dengan berat 0,5 kg digantungkan pada sebuah pegas dengan kekakuan 250 N/m dan berada dalam kesetimbangan. Bola diangkat sehingga pegas menjadi tidak berubah bentuk dan dilepaskan tanpa dorongan.
a) Sampai ketinggian berapa bola diangkat?
b) Berapa usaha gravitasi selama waktu selama bola bergerak ke posisi setimbang?
c) Berapa usaha gaya elastis selama waktu selama bola bergerak ke posisi setimbang?
d) Berapakah usaha resultan semua gaya yang bekerja pada bola selama waktu selama bola bergerak ke posisi setimbang?

17. Kereta luncur seberat 10 kg meluncur menuruni gunung bersalju dengan sudut kemiringan = 30º tanpa kecepatan awal dan menempuh jarak tertentu sepanjang permukaan horizontal (Gbr. 28.13). Koefisien gesekan antara kereta luncur dan salju adalah 0,1. Panjang pangkal gunung l = 15 m.

a) Berapa modulus gaya gesekan ketika kereta luncur bergerak pada permukaan horizontal?
b) Berapakah usaha gaya gesekan ketika kereta luncur bergerak sepanjang permukaan horizontal pada lintasan sejauh 20 m?
c) Berapa modulus gaya gesekan ketika kereta luncur bergerak ke atas gunung?
d) Berapa usaha yang dilakukan oleh gaya gesekan selama penurunan kereta luncur?
e) Berapa usaha yang dilakukan oleh gravitasi selama penurunan kereta luncur?
f) Berapa usaha gaya resultan yang bekerja pada kereta luncur saat turun dari gunung?

18. Sebuah mobil berbobot 1 ton bergerak dengan kecepatan 50 km/jam. Mesin mengembangkan kekuatan 10 kW. Konsumsi bensin adalah 8 liter per 100 km. Massa jenis bensin adalah 750 kg/m3 dan kalor jenis pembakarannya adalah 45 MJ/kg. Berapa efisiensi mesin? Apakah ada data tambahan dalam kondisi tersebut?
Petunjuk. Efisiensi mesin kalor sama dengan perbandingan kerja yang dilakukan oleh mesin dengan jumlah kalor yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar.

Informasi teoritis dasar

pekerjaan mekanis

Karakteristik energi gerak diperkenalkan berdasarkan konsep kerja mekanik atau kerja paksa. Usaha yang dilakukan oleh gaya tetap F, adalah kuantitas fisik yang sama dengan produk modul gaya dan perpindahan, dikalikan dengan kosinus sudut antara vektor gaya F dan perpindahan S:

Usaha adalah besaran skalar. Itu bisa positif (0 ° α < 90°), так и отрицательна (90° < α 180 °). Pada α = 90° usaha yang dilakukan oleh gaya adalah nol. Dalam sistem SI, kerja diukur dalam joule (J). Satu joule sama dengan usaha yang dilakukan oleh gaya 1 newton untuk bergerak sejauh 1 meter searah gaya tersebut.

Jika gaya berubah dari waktu ke waktu, maka untuk menemukan pekerjaan, mereka membuat grafik ketergantungan gaya pada perpindahan dan menemukan luas gambar di bawah grafik - ini adalah pekerjaannya:

Contoh gaya yang modulusnya bergantung pada koordinat (perpindahan) adalah gaya elastis pegas, yang mematuhi hukum Hooke ( F ekstra = kx).

Kekuasaan

Usaha yang dilakukan oleh gaya per satuan waktu disebut kekuasaan. Kekuasaan P(kadang-kadang disebut sebagai N) adalah besaran fisis yang sama dengan rasio kerja SEBUAH ke rentang waktu t selama pekerjaan ini diselesaikan:

Rumus ini menghitung kekuatan rata rata, yaitu kekuatan umumnya mencirikan proses. Jadi, usaha juga dapat dinyatakan dalam daya: SEBUAH = PT(kecuali, tentu saja, daya dan waktu untuk melakukan pekerjaan diketahui). Satuan daya disebut watt (W) atau 1 joule per detik. Jika geraknya beraturan, maka:

Dengan rumus ini, kita dapat menghitung kekuatan instan(daya pada waktu tertentu), jika alih-alih kecepatan, kami mengganti nilai kecepatan sesaat ke dalam rumus. Bagaimana cara mengetahui kekuatan apa yang harus dihitung? Jika tugas meminta kekuatan pada suatu titik waktu atau pada titik tertentu dalam ruang, maka itu dianggap instan. Jika Anda bertanya tentang kekuatan selama periode waktu tertentu atau bagian dari jalan, carilah kekuatan rata-rata.

Efisiensi - faktor efisiensi, sama dengan rasio kerja yang berguna untuk dibelanjakan, atau daya yang berguna untuk dibelanjakan:

Pekerjaan apa yang berguna dan apa yang dihabiskan ditentukan dari kondisi tugas tertentu dengan penalaran logis. Misalnya, jika derek bekerja untuk mengangkat beban hingga ketinggian tertentu, maka pekerjaan mengangkat beban akan berguna (karena derek diciptakan untuk itu), dan pekerjaan yang dilakukan oleh motor listrik derek akan dihabiskan.

Jadi, kekuatan yang berguna dan yang dikeluarkan tidak memiliki definisi yang ketat, dan ditemukan dengan penalaran logis. Dalam setiap tugas, kita sendiri yang harus menentukan apa dalam tugas ini tujuan melakukan pekerjaan (kerja atau daya yang berguna), dan apa mekanisme atau cara melakukan semua pekerjaan (tenaga atau kerja yang dikeluarkan).

Dalam kasus umum, efisiensi menunjukkan seberapa efisien mekanisme mengubah satu jenis energi menjadi energi lain. Jika daya berubah dari waktu ke waktu, maka pekerjaan ditemukan sebagai luas gambar di bawah grafik daya versus waktu:

Energi kinetik

Besaran fisika yang sama dengan setengah hasil kali massa benda dan kuadrat kecepatannya disebut energi kinetik tubuh (energi gerak):

Artinya, jika sebuah mobil bermassa 2000 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s, maka mobil tersebut memiliki energi kinetik sebesar E k \u003d 100 kJ dan mampu melakukan pekerjaan 100 kJ. Energi ini dapat diubah menjadi panas (ketika rem mobil, ban roda, jalan dan cakram rem memanas) atau dapat dihabiskan untuk merusak bentuk mobil dan bodi mobil yang bertabrakan (dalam kecelakaan). Saat menghitung energi kinetik, tidak masalah ke mana mobil bergerak, karena energi, seperti pekerjaan, adalah besaran skalar.

Suatu benda memiliki energi jika dapat melakukan usaha. Misalnya, benda yang bergerak memiliki energi kinetik, mis. energi gerak, dan mampu melakukan kerja untuk mengubah bentuk benda atau memberikan percepatan pada benda yang menyebabkan terjadinya tumbukan.

Arti fisis energi kinetik: agar benda diam bermassa m mulai bergerak dengan kecepatan v perlu melakukan pekerjaan yang sama dengan nilai energi kinetik yang diperoleh. Jika massa tubuh m bergerak dengan kecepatan v, maka untuk menghentikannya, perlu dilakukan usaha yang sama dengan energi kinetik awalnya. Selama pengereman, energi kinetik terutama (kecuali untuk kasus tabrakan, ketika energi digunakan untuk deformasi) "dihilangkan" oleh gaya gesekan.

Teorema energi kinetik: kerja gaya resultan sama dengan perubahan energi kinetik benda:

Teorema energi kinetik juga berlaku dalam kasus umum ketika tubuh bergerak di bawah aksi gaya yang berubah, yang arahnya tidak bertepatan dengan arah gerakan. Lebih mudah untuk menerapkan teorema ini dalam masalah percepatan dan perlambatan benda.

Energi potensial

Seiring dengan energi kinetik atau energi gerak dalam fisika, peran penting dimainkan oleh konsep energi potensial atau energi interaksi benda.

Energi potensial ditentukan oleh posisi timbal balik tubuh (misalnya, posisi tubuh relatif terhadap permukaan bumi). Konsep energi potensial hanya dapat diperkenalkan untuk gaya yang kerjanya tidak bergantung pada lintasan benda dan hanya ditentukan oleh posisi awal dan akhir (yang disebut kekuatan konservatif). Kerja gaya-gaya tersebut pada lintasan tertutup adalah nol. Sifat ini dimiliki oleh gaya gravitasi dan gaya elastisitas. Untuk gaya-gaya ini, kita dapat memperkenalkan konsep energi potensial.

Energi potensial suatu benda di medan gravitasi bumi dihitung dengan rumus:

Arti fisik dari energi potensial tubuh: energi potensial sama dengan pekerjaan yang dilakukan oleh gaya gravitasi ketika menurunkan tubuh ke tingkat nol ( h adalah jarak dari pusat gravitasi tubuh ke tingkat nol). Jika suatu benda memiliki energi potensial, maka benda tersebut mampu melakukan kerja ketika benda tersebut jatuh dari ketinggian h turun ke nol. Pekerjaan gravitasi sama dengan perubahan energi potensial tubuh, diambil dengan tanda yang berlawanan:

Seringkali dalam tugas untuk energi, Anda harus mencari pekerjaan untuk mengangkat (membalik, keluar dari lubang) tubuh. Dalam semua kasus ini, perlu untuk mempertimbangkan gerakan bukan dari tubuh itu sendiri, tetapi hanya dari pusat gravitasinya.

Energi potensial Ep tergantung pada pilihan tingkat nol, yaitu pada pilihan asal sumbu OY. Dalam setiap masalah, level nol dipilih untuk alasan kenyamanan. Bukan energi potensial itu sendiri yang memiliki arti fisik, tetapi perubahannya ketika tubuh bergerak dari satu posisi ke posisi lain. Perubahan ini tidak tergantung pada pilihan level nol.

Energi potensial pegas yang diregangkan dihitung dengan rumus:

di mana: k- kekakuan pegas. Pegas yang diregangkan (atau dikompresi) mampu menggerakkan benda yang melekat padanya, yaitu, memberikan energi kinetik ke benda ini. Karena itu, pegas semacam itu memiliki cadangan energi. Peregangan atau Kompresi X harus dihitung dari keadaan tubuh yang tidak berbentuk.

Energi potensial dari benda yang mengalami deformasi elastis sama dengan kerja gaya elastis selama transisi dari keadaan tertentu ke keadaan tanpa deformasi nol. Jika pada keadaan awal pegas sudah berubah bentuk, dan perpanjangannya sama dengan x 1 , kemudian pada transisi ke keadaan baru dengan perpanjangan x 2, gaya elastis akan melakukan pekerjaan yang sama dengan perubahan energi potensial, diambil dengan tanda yang berlawanan (karena gaya elastis selalu diarahkan terhadap deformasi benda):

Energi potensial selama deformasi elastis adalah energi interaksi bagian-bagian tubuh satu sama lain oleh kekuatan elastis.

Kerja gaya gesekan bergantung pada jarak yang ditempuh (jenis gaya yang kerjanya bergantung pada lintasan dan jarak yang ditempuh disebut: kekuatan disipatif). Konsep energi potensial untuk gaya gesekan tidak dapat diperkenalkan.

Efisiensi

Faktor efisiensi (COP)- karakteristik efisiensi sistem (perangkat, mesin) dalam kaitannya dengan konversi atau transfer energi. Itu ditentukan oleh rasio energi yang berguna yang digunakan dengan jumlah total energi yang diterima oleh sistem (rumus telah diberikan di atas).

Efisiensi dapat dihitung baik dari segi kerja maupun dari segi daya. Pekerjaan yang berguna dan yang dikeluarkan (daya) selalu ditentukan oleh penalaran logis sederhana.

Dalam motor listrik, efisiensi adalah rasio kerja mekanis yang dilakukan (berguna) dengan energi listrik yang diterima dari sumbernya. Dalam mesin kalor, perbandingan kerja mekanis yang berguna dengan jumlah kalor yang dikeluarkan. Dalam trafo listrik, rasio energi elektromagnetik yang diterima pada belitan sekunder dengan energi yang dikonsumsi oleh belitan primer.

Karena sifatnya yang umum, konsep efisiensi memungkinkan untuk membandingkan dan mengevaluasi dari sudut pandang terpadu sistem yang berbeda seperti reaktor nuklir, generator dan mesin listrik, pembangkit listrik termal, perangkat semikonduktor, objek biologis, dll.

Karena kehilangan energi yang tak terhindarkan karena gesekan, pemanasan benda di sekitarnya, dll. Efisiensi selalu kurang dari satu. Dengan demikian, efisiensi dinyatakan sebagai sebagian kecil dari energi yang dikeluarkan, yaitu sebagai pecahan biasa atau persentase, dan merupakan besaran tak berdimensi. Efisiensi mencirikan seberapa efisien sebuah mesin atau mekanisme bekerja. Efisiensi pembangkit listrik termal mencapai 35-40%, mesin pembakaran internal dengan tekanan dan pra-pendinginan - 40-50%, dinamo dan generator daya tinggi - 95%, transformator - 98%.

Tugas di mana Anda perlu menemukan efisiensi atau diketahui, Anda harus mulai dengan alasan logis - pekerjaan apa yang berguna dan apa yang dihabiskan.

Hukum kekekalan energi mekanik

energi mekanik penuh jumlah energi kinetik (yaitu, energi gerak) dan potensial (yaitu, energi interaksi benda oleh gaya gravitasi dan elastisitas) disebut:

Jika energi mekanik tidak berubah menjadi bentuk lain, misalnya, menjadi energi internal (termal), maka jumlah energi kinetik dan energi potensial tetap tidak berubah. Jika energi mekanik diubah menjadi energi panas, maka perubahan energi mekanik sama dengan kerja gaya gesekan atau energi yang hilang, atau jumlah panas yang dilepaskan, dan seterusnya, dengan kata lain, perubahan energi mekanik total adalah sama dengan kerja gaya luar:

Jumlah energi kinetik dan potensial benda-benda yang membentuk sistem tertutup (yaitu, di mana tidak ada gaya eksternal yang bekerja, dan pekerjaan mereka sama dengan nol, masing-masing) dan berinteraksi satu sama lain oleh gaya gravitasi dan gaya elastis, tetap tidak berubah:

Pernyataan ini mengungkapkan hukum kekekalan energi (LSE) dalam proses mekanik. Ini adalah konsekuensi dari hukum Newton. Hukum kekekalan energi mekanik terpenuhi hanya jika benda-benda dalam sistem tertutup berinteraksi satu sama lain oleh gaya elastisitas dan gravitasi. Dalam semua masalah tentang hukum kekekalan energi akan selalu ada setidaknya dua keadaan sistem benda. Hukum mengatakan bahwa energi total keadaan pertama akan sama dengan energi total keadaan kedua.

Algoritma untuk memecahkan masalah tentang hukum kekekalan energi:

1. Temukan titik-titik posisi awal dan akhir tubuh.
2. Tuliskan energi apa atau apa yang dimiliki tubuh pada titik-titik ini.
3. Samakan energi awal dan energi akhir tubuh.
4. Tambahkan persamaan lain yang diperlukan dari topik fisika sebelumnya.
5. Selesaikan persamaan atau sistem persamaan yang dihasilkan menggunakan metode matematika.

Penting untuk dicatat bahwa hukum kekekalan energi mekanik memungkinkan untuk memperoleh hubungan antara koordinat dan kecepatan benda di dua titik lintasan yang berbeda tanpa menganalisis hukum gerak benda di semua titik perantara. Penerapan hukum kekekalan energi mekanik dapat sangat menyederhanakan solusi dari banyak masalah.

Dalam kondisi nyata, hampir selalu benda yang bergerak, bersama dengan gaya gravitasi, gaya elastis, dan gaya lainnya, ditindaklanjuti oleh gaya gesekan atau gaya hambatan medium. Kerja gaya gesekan bergantung pada panjang lintasan.

Jika gaya gesekan bekerja di antara benda-benda yang membentuk sistem tertutup, maka energi mekanik tidak kekal. Bagian dari energi mekanik diubah menjadi energi internal tubuh (pemanasan). Dengan demikian, energi secara keseluruhan (yaitu tidak hanya energi mekanik) tetap kekal.

Dalam interaksi fisik apa pun, energi tidak muncul dan tidak hilang. Itu hanya berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Fakta yang ditetapkan secara eksperimental ini mengungkapkan hukum dasar alam - hukum kekekalan dan transformasi energi.

Salah satu konsekuensi dari hukum kekekalan dan transformasi energi adalah pernyataan bahwa tidak mungkin untuk membuat "mesin gerak abadi" (perpetuum mobile) - mesin yang dapat melakukan pekerjaan tanpa batas waktu tanpa mengkonsumsi energi.

Tugas pekerjaan lain-lain

Jika Anda perlu menemukan pekerjaan mekanis dalam masalah, maka pertama-tama pilih metode untuk menemukannya:

1. Pekerjaan dapat ditemukan menggunakan rumus: SEBUAH = FS karena α . Temukan gaya yang melakukan usaha dan jumlah perpindahan benda di bawah aksi gaya ini dalam kerangka acuan yang dipilih. Perhatikan bahwa sudut harus dipilih antara vektor gaya dan perpindahan.
2. Kerja gaya eksternal dapat ditemukan sebagai perbedaan antara energi mekanik dalam situasi akhir dan awal. Energi mekanik sama dengan jumlah energi kinetik dan energi potensial benda.
3. Usaha yang dilakukan untuk mengangkat sebuah benda dengan kecepatan tetap dapat dicari dengan rumus : SEBUAH = mgh, di mana h- ketinggian yang naik pusat gravitasi tubuh.
4. Usaha dapat ditemukan sebagai hasil kali daya dan waktu, yaitu menurut rumus: SEBUAH = PT.
5. Usaha dapat ditemukan sebagai luas bangun di bawah grafik gaya versus perpindahan atau daya versus waktu.

Hukum kekekalan energi dan dinamika gerak rotasi

Tugas topik ini cukup kompleks secara matematis, tetapi dengan pengetahuan tentang pendekatannya, mereka diselesaikan sesuai dengan algoritma yang sepenuhnya standar. Dalam semua masalah Anda harus mempertimbangkan rotasi tubuh pada bidang vertikal. Solusinya akan direduksi menjadi urutan tindakan berikut:

1. Penting untuk menentukan tempat menarik bagi Anda (titik di mana perlu untuk menentukan kecepatan tubuh, kekuatan ketegangan benang, berat, dan sebagainya).
2. Tuliskan hukum kedua Newton pada titik ini, mengingat bahwa tubuh berputar, yaitu memiliki percepatan sentripetal.
3. Tuliskan hukum kekekalan energi mekanik sehingga mengandung kecepatan tubuh pada titik yang sangat menarik, serta karakteristik keadaan tubuh dalam beberapa keadaan yang sesuatu diketahui.
4. Bergantung pada kondisinya, nyatakan kuadrat kecepatan dari satu persamaan dan substitusikan ke persamaan lainnya.
5. Lakukan sisa operasi matematika yang diperlukan untuk mendapatkan hasil akhir.

Saat memecahkan masalah, ingatlah bahwa:

• Kondisi untuk melewati titik atas selama rotasi pada ulir pada kecepatan minimum adalah gaya reaksi dari penyangga N di titik atas adalah 0. Kondisi yang sama terpenuhi ketika melewati titik atas loop mati.
• Saat berputar pada batang, kondisi untuk melewati seluruh lingkaran adalah: kecepatan minimum di titik teratas adalah 0.
• Syarat pemisahan benda dari permukaan bola adalah bahwa gaya reaksi penyangga pada titik pemisahan adalah nol.

Tumbukan Tidak Elastis

Hukum kekekalan energi mekanik dan hukum kekekalan momentum memungkinkan untuk menemukan solusi untuk masalah mekanik dalam kasus di mana gaya yang bekerja tidak diketahui. Contoh dari masalah tersebut adalah interaksi dampak tubuh.

Dampak (atau tabrakan) Merupakan kebiasaan untuk menyebut interaksi tubuh jangka pendek, sebagai akibatnya kecepatan mereka mengalami perubahan yang signifikan. Selama tumbukan benda, gaya tumbukan jangka pendek bekerja di antara mereka, yang besarnya, sebagai suatu peraturan, tidak diketahui. Oleh karena itu, tidak mungkin untuk mempertimbangkan interaksi dampak secara langsung dengan bantuan hukum Newton. Penerapan hukum kekekalan energi dan momentum dalam banyak kasus memungkinkan untuk mengecualikan proses tumbukan dari pertimbangan dan memperoleh hubungan antara kecepatan benda sebelum dan sesudah tumbukan, melewati semua nilai antara dari besaran ini.

Kita sering harus berurusan dengan interaksi dampak benda-benda dalam kehidupan sehari-hari, dalam teknologi dan dalam fisika (terutama dalam fisika atom dan partikel elementer). Dalam mekanika, dua model interaksi tumbukan sering digunakan - dampak benar-benar elastis dan benar-benar tidak elastis.

Dampak yang benar-benar tidak elastis Interaksi kejut semacam itu disebut, di mana tubuh terhubung (melekat) satu sama lain dan bergerak sebagai satu tubuh.

Pada tumbukan tidak lenting sempurna, energi mekanik tidak kekal. Itu sebagian atau seluruhnya masuk ke energi internal tubuh (pemanasan). Untuk menjelaskan dampak apa pun, Anda perlu menuliskan hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi mekanik, dengan mempertimbangkan panas yang dilepaskan (sangat disarankan untuk menggambar terlebih dahulu).

Dampak yang benar-benar elastis

Dampak yang benar-benar elastis disebut tumbukan di mana energi mekanik suatu sistem benda adalah kekal. Dalam banyak kasus, tumbukan atom, molekul, dan partikel elementer mematuhi hukum tumbukan lenting mutlak. Dengan tumbukan yang benar-benar elastis, bersama dengan hukum kekekalan momentum, hukum kekekalan energi mekanik terpenuhi. Contoh sederhana dari tumbukan lenting sempurna adalah tumbukan pusat dua bola bilyar, salah satunya diam sebelum tumbukan.

pukulan tengah bola disebut tumbukan, di mana kecepatan bola sebelum dan sesudah tumbukan diarahkan sepanjang garis pusat. Jadi, dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik dan momentum, adalah mungkin untuk menentukan kecepatan bola setelah tumbukan, jika kecepatannya sebelum tumbukan diketahui. Dampak sentral sangat jarang disadari dalam praktik, terutama dalam hal tumbukan atom atau molekul. Pada tumbukan lenting tak terpusat, kecepatan partikel (bola) sebelum dan sesudah tumbukan tidak diarahkan sepanjang garis lurus yang sama.

Kasus khusus tumbukan elastik non-pusat adalah tumbukan dua bola bilyar dengan massa yang sama, salah satunya diam sebelum tumbukan, dan kecepatan bola kedua tidak diarahkan sepanjang garis pusat bola. Dalam hal ini, vektor kecepatan bola setelah tumbukan elastis selalu diarahkan tegak lurus satu sama lain.

hukum konservasi. Tugas yang sulit

Banyak tubuh

Dalam beberapa tugas tentang hukum kekekalan energi, kabel yang digunakan untuk memindahkan objek tertentu dapat memiliki massa (yaitu, tidak tanpa bobot, seperti yang mungkin sudah biasa Anda lakukan). Dalam hal ini, pekerjaan memindahkan kabel tersebut (yaitu, pusat gravitasinya) juga harus diperhitungkan.

Jika dua benda yang dihubungkan oleh batang tanpa bobot berputar pada bidang vertikal, maka:

1. pilih tingkat nol untuk menghitung energi potensial, misalnya, pada tingkat sumbu rotasi atau pada tingkat titik terendah di mana salah satu beban berada dan buat gambar;
2. hukum kekekalan energi mekanik ditulis, di mana jumlah energi kinetik dan potensial kedua benda pada situasi awal ditulis di sisi kiri, dan jumlah energi kinetik dan potensial kedua benda pada situasi akhir ditulis di sisi kanan;
3. memperhitungkan bahwa kecepatan sudut benda adalah sama, maka kecepatan linier benda sebanding dengan jari-jari rotasi;
4. jika perlu, tuliskan hukum kedua Newton untuk masing-masing benda secara terpisah.

Ledakan proyektil

Jika terjadi ledakan proyektil, energi ledakan dilepaskan. Untuk menemukan energi ini, perlu untuk mengurangi energi mekanik proyektil sebelum ledakan dari jumlah energi mekanik fragmen setelah ledakan. Kami juga akan menggunakan hukum kekekalan momentum yang ditulis dalam bentuk teorema kosinus (metode vektor) atau dalam bentuk proyeksi pada sumbu yang dipilih.

Tabrakan dengan piring berat

Biarkan menuju piring berat yang bergerak dengan kecepatan v, sebuah bola ringan bermassa bergerak m dengan kecepatan kamu n. Karena momentum bola jauh lebih kecil daripada momentum pelat, kecepatan pelat tidak akan berubah setelah tumbukan, dan akan terus bergerak dengan kecepatan dan arah yang sama. Sebagai hasil dari benturan elastis, bola akan terbang dari piring. Di sini penting untuk dipahami bahwa kecepatan bola relatif terhadap pelat tidak akan berubah. Dalam hal ini, untuk kecepatan akhir bola kita dapatkan:

Jadi, kecepatan bola setelah tumbukan meningkat dua kali kecepatan dinding. Alasan serupa untuk kasus ketika bola dan pelat bergerak dalam arah yang sama sebelum tumbukan mengarah pada hasil bahwa kecepatan bola berkurang dua kali kecepatan dinding:

Dalam fisika dan matematika, antara lain, tiga kondisi penting harus dipenuhi:

1. Pelajari semua topik dan selesaikan semua tes dan tugas yang diberikan dalam materi studi di situs ini. Untuk melakukan ini, Anda tidak memerlukan apa pun, yaitu: mencurahkan tiga hingga empat jam setiap hari untuk mempersiapkan CT dalam fisika dan matematika, mempelajari teori dan memecahkan masalah. Faktanya adalah bahwa CT adalah ujian di mana tidak cukup hanya mengetahui fisika atau matematika, Anda juga harus dapat dengan cepat dan tanpa kegagalan memecahkan sejumlah besar masalah pada berbagai topik dan kompleksitas yang bervariasi. Yang terakhir hanya dapat dipelajari dengan memecahkan ribuan masalah.
2. Pelajari semua rumus dan hukum dalam fisika, dan rumus dan metode dalam matematika. Sebenarnya, ini juga sangat sederhana untuk dilakukan, hanya ada sekitar 200 rumus yang diperlukan dalam fisika, dan bahkan lebih sedikit dalam matematika. Dalam setiap mata pelajaran ini ada sekitar selusin metode standar untuk memecahkan masalah tingkat kerumitan dasar, yang juga dapat dipelajari, dan dengan demikian, sepenuhnya otomatis dan tanpa kesulitan, menyelesaikan sebagian besar transformasi digital pada waktu yang tepat. Setelah itu, Anda hanya perlu memikirkan tugas yang paling sulit.
3. Menghadiri ketiga tahap pengujian latihan dalam fisika dan matematika. Setiap RT dapat dikunjungi dua kali untuk menyelesaikan kedua opsi. Sekali lagi, pada DT, selain kemampuan untuk memecahkan masalah dengan cepat dan efisien, serta pengetahuan tentang rumus dan metode, juga diperlukan untuk dapat merencanakan waktu dengan baik, mendistribusikan kekuatan, dan yang terpenting mengisi formulir jawaban dengan benar, tanpa membingungkan baik jumlah jawaban dan masalah, atau nama Anda sendiri. Juga, selama RT, penting untuk membiasakan diri dengan gaya mengajukan pertanyaan dalam tugas, yang mungkin tampak sangat tidak biasa bagi orang yang tidak siap di DT.

Implementasi yang sukses, rajin dan bertanggung jawab dari ketiga poin ini akan memungkinkan Anda untuk menunjukkan hasil yang sangat baik pada CT, maksimal dari apa yang Anda mampu.

Menemukan kesalahan?

Jika Anda, seperti yang Anda lihat, menemukan kesalahan dalam materi pelatihan, silakan tulis melalui surat. Anda juga dapat menulis tentang kesalahan di jejaring sosial (). Dalam surat itu, tunjukkan subjek (fisika atau matematika), nama atau nomor topik atau tes, nomor tugas, atau tempat dalam teks (halaman) di mana, menurut Anda, ada kesalahan. Jelaskan juga apa dugaan kesalahan itu. Surat Anda tidak akan luput dari perhatian, kesalahannya akan diperbaiki, atau Anda akan dijelaskan mengapa itu bukan kesalahan.

Untuk dapat mengkarakterisasi karakteristik energi gerak, diperkenalkan konsep kerja mekanik. Dan kepadanya dalam berbagai manifestasinya artikel itu dikhususkan. Untuk memahami topik ini mudah dan cukup rumit. Penulis dengan tulus berusaha membuatnya lebih dimengerti dan dimengerti, dan hanya bisa berharap bahwa tujuan telah tercapai.

Apa itu kerja mekanik?

Disebut apakah itu? Jika suatu gaya bekerja pada tubuh, dan sebagai akibat dari aksi gaya ini, tubuh bergerak, maka ini disebut pekerjaan mekanis. Jika didekati dari sudut pandang filsafat ilmiah, beberapa aspek tambahan dapat dibedakan di sini, tetapi artikel ini akan membahas topik tersebut dari sudut pandang fisika. Pekerjaan mekanis tidak sulit jika Anda memikirkan kata-kata yang tertulis di sini dengan cermat. Tetapi kata "mekanik" biasanya tidak ditulis, dan semuanya direduksi menjadi kata "kerja". Tetapi tidak semua pekerjaan bersifat mekanis. Di sini seorang pria duduk dan berpikir. Apakah itu bekerja? Secara mental ya! Tapi apakah itu pekerjaan mekanis? Tidak. Bagaimana jika orang itu sedang berjalan? Jika tubuh bergerak di bawah pengaruh suatu gaya, maka ini adalah pekerjaan mekanis. Semuanya sederhana. Dengan kata lain, gaya yang bekerja pada benda bekerja (mekanis). Dan satu hal lagi: itu adalah pekerjaan yang dapat mencirikan hasil aksi gaya tertentu. Jadi jika seseorang berjalan, maka gaya tertentu (gesekan, gravitasi, dll.) melakukan pekerjaan mekanis pada seseorang, dan sebagai akibat dari tindakan mereka, seseorang mengubah titik lokasinya, dengan kata lain, dia bergerak.

Kerja sebagai kuantitas fisik sama dengan gaya yang bekerja pada tubuh, dikalikan dengan lintasan yang dibuat tubuh di bawah pengaruh gaya ini dan ke arah yang ditunjukkan olehnya. Kita dapat mengatakan bahwa kerja mekanis dilakukan jika 2 kondisi terpenuhi secara bersamaan: gaya yang bekerja pada tubuh, dan benda itu bergerak ke arah aksinya. Tapi itu tidak dilakukan atau tidak dilakukan jika gaya bekerja, dan tubuh tidak mengubah lokasinya dalam sistem koordinat. Berikut adalah contoh kecil di mana pekerjaan mekanis tidak dilakukan:

1. Jadi seseorang bisa jatuh di atas batu besar untuk memindahkannya, tetapi tidak ada kekuatan yang cukup. Gaya bekerja pada batu, tetapi tidak bergerak, dan usaha tidak terjadi.
2. Tubuh bergerak dalam sistem koordinat, dan gayanya sama dengan nol atau semuanya dikompensasi. Ini dapat diamati selama gerakan inersia.
3. Bila arah gerak benda tegak lurus terhadap gaya. Ketika kereta api bergerak sepanjang garis horizontal, gaya gravitasi tidak melakukan pekerjaannya.

Tergantung pada kondisi tertentu, kerja mekanis bisa negatif dan positif. Jadi, jika arah dan gaya, serta gerakan tubuh sama, maka terjadi kerja positif. Contoh kerja positif adalah efek gravitasi pada setetes air yang jatuh. Tetapi jika gaya dan arah gerakan berlawanan, maka terjadi kerja mekanik negatif. Contoh dari opsi semacam itu adalah balon naik dan gravitasi, yang melakukan pekerjaan negatif. Ketika sebuah benda dikenai pengaruh beberapa gaya, pekerjaan seperti itu disebut "kerja gaya resultan".

Fitur aplikasi praktis (energi kinetik)

Kami beralih dari teori ke bagian praktis. Secara terpisah, kita harus berbicara tentang pekerjaan mekanik dan penggunaannya dalam fisika. Seperti yang mungkin diingat banyak orang, semua energi tubuh dibagi menjadi kinetik dan potensial. Ketika suatu benda berada dalam kesetimbangan dan tidak bergerak ke mana pun, energi potensialnya sama dengan energi totalnya, dan energi kinetiknya nol. Ketika gerakan dimulai, energi potensial mulai berkurang, energi kinetik meningkat, tetapi totalnya sama dengan energi total benda. Untuk suatu titik material, energi kinetik didefinisikan sebagai kerja gaya yang mempercepat titik tersebut dari nol ke nilai H, dan dalam bentuk rumus, kinetika benda adalah * M * H, di mana M adalah massa. Untuk mengetahui energi kinetik suatu benda yang terdiri dari banyak partikel, Anda perlu mencari jumlah semua energi kinetik partikel, dan ini akan menjadi energi kinetik benda.

Fitur aplikasi praktis (energi potensial)

Dalam kasus ketika semua gaya yang bekerja pada tubuh adalah konservatif, dan energi potensial sama dengan total, maka tidak ada pekerjaan yang dilakukan. Postulat ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi mekanik. Energi mekanik dalam sistem tertutup adalah konstan dalam selang waktu. Hukum kekekalan banyak digunakan untuk menyelesaikan masalah dari mekanika klasik.

Fitur aplikasi praktis (termodinamika)

Dalam termodinamika, kerja yang dilakukan oleh gas selama pemuaian dihitung dengan integral tekanan dikalikan dengan volume. Pendekatan ini dapat diterapkan tidak hanya dalam kasus di mana terdapat fungsi volume yang tepat, tetapi juga untuk semua proses yang dapat ditampilkan dalam bidang tekanan/volume. Pengetahuan tentang kerja mekanis juga diterapkan tidak hanya pada gas, tetapi juga pada segala sesuatu yang dapat memberikan tekanan.

Fitur aplikasi praktis dalam praktik (mekanika teoretis)

Dalam mekanika teoretis, semua properti dan rumus yang dijelaskan di atas dipertimbangkan secara lebih rinci, khususnya, ini adalah proyeksi. Dia juga memberikan definisinya sendiri untuk berbagai rumus kerja mekanis (contoh definisi integral Rimmer): batas di mana jumlah semua gaya kerja dasar cenderung ketika kehalusan partisi cenderung nol disebut kerja gaya sepanjang kurva. Mungkin sulit? Tapi tidak ada, dengan mekanika teoretis segalanya. Ya, dan semua pekerjaan mekanis, fisika, dan kesulitan lainnya telah berakhir. Selanjutnya hanya akan ada contoh dan kesimpulan.

Unit kerja mekanik

SI menggunakan joule untuk mengukur kerja, sedangkan GHS menggunakan ergs:

1. 1 J = 1 kg m²/s² = 1 Nm
2. 1 erg = 1 g cm²/s² = 1 dyn cm
3. 1 erg = 10 7 J

Contoh kerja mekanik

Untuk akhirnya memahami konsep seperti pekerjaan mekanis, Anda harus mempelajari beberapa contoh terpisah yang memungkinkan Anda untuk mempertimbangkannya dari banyak sisi, tetapi tidak semua:

1. Ketika seseorang mengangkat batu dengan tangannya, maka pekerjaan mekanis terjadi dengan bantuan kekuatan otot tangan;
2. Ketika kereta api berjalan di sepanjang rel, kereta itu ditarik oleh gaya traksi traktor (lokomotif listrik, lokomotif diesel, dll.);
3. Jika Anda mengambil pistol dan menembak darinya, maka berkat gaya tekanan yang akan dihasilkan oleh gas bubuk, pekerjaan akan dilakukan: peluru dipindahkan di sepanjang laras pistol pada saat yang sama dengan kecepatan peluru itu sendiri meningkat ;
4. Ada juga pekerjaan mekanis ketika gaya gesekan bekerja pada tubuh, memaksanya untuk mengurangi kecepatan gerakannya;
5. Contoh di atas dengan bola, ketika mereka naik ke arah yang berlawanan relatif terhadap arah gravitasi, juga merupakan contoh kerja mekanis, tetapi selain gravitasi, gaya Archimedes juga bekerja ketika segala sesuatu yang lebih ringan dari udara naik.

Apa itu kekuatan?

Terakhir, saya ingin menyentuh topik tentang kekuasaan. Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya dalam satu satuan waktu disebut daya. Faktanya, daya adalah kuantitas fisik yang merupakan cerminan dari rasio kerja terhadap periode waktu tertentu selama pekerjaan ini dilakukan: M = P / B, di mana M adalah daya, P adalah kerja, B adalah waktu. Satuan SI untuk daya adalah 1 watt. Satu watt sama dengan daya yang melakukan kerja satu joule dalam satu detik: 1 W = 1J \ 1s.