თემის „როგორ იზომება სამუშაო“ გამოვლენამდე აუცილებელია მცირე დიგრესიის გაკეთება. ამ სამყაროში ყველაფერი ემორჩილება ფიზიკის კანონებს. თითოეული პროცესი ან ფენომენი შეიძლება აიხსნას ფიზიკის გარკვეული კანონების საფუძველზე. თითოეული გაზომვადი სიდიდისთვის არის ერთეული, რომელშიც ჩვეულებრივ ხდება მისი გაზომვა. საზომი ერთეულები ფიქსირებულია და აქვთ იგივე მნიშვნელობა მთელ მსოფლიოში.

Jpg?.jpg 600w

საერთაშორისო ერთეულების სისტემა

ამის მიზეზი შემდეგია. 1960 წელს, მეთერთმეტე გენერალურ კონფერენციაზე წონისა და ზომების შესახებ, მიღებული იქნა გაზომვების სისტემა, რომელიც აღიარებულია მთელ მსოფლიოში. ამ სისტემას ეწოდა Le Système International d'Unités, SI (SI System International). ეს სისტემა გახდა საფუძველი მთელ მსოფლიოში მიღებული საზომი ერთეულების განმარტებებისა და მათი თანაფარდობისთვის.

ფიზიკური ტერმინები და ტერმინოლოგია

ფიზიკაში ძალის მუშაობის გაზომვის ერთეულს ეწოდება J (ჯული), ინგლისელი ფიზიკოსის ჯეიმს ჯოულის პატივსაცემად, რომელმაც დიდი წვლილი შეიტანა ფიზიკაში თერმოდინამიკის განყოფილების განვითარებაში. ერთი ჯოული უდრის ერთი N (ნიუტონი) ძალის მიერ შესრულებულ სამუშაოს, როდესაც მისი გამოყენება მოძრაობს ერთი M (მეტრი) ძალის მიმართულებით. ერთი N (ნიუტონი) უდრის ძალას, რომლის წონაა კგ (კილოგრამი) აჩქარებისას ერთი მ/წმ2 (მეტრი წამში) ძალის მიმართულებით.

Jpg?.jpg 600w

სამუშაოს პოვნის ფორმულა

Შენიშვნა.ფიზიკაში ყველაფერი ურთიერთდაკავშირებულია, ნებისმიერი სამუშაოს შესრულება დაკავშირებულია დამატებითი მოქმედებების შესრულებასთან. მაგალითია საყოფაცხოვრებო გულშემატკივარი. როდესაც ვენტილატორი ჩართულია, ვენტილატორის პირები იწყებენ ბრუნვას. მბრუნავი პირები მოქმედებს ჰაერის ნაკადზე, აძლევს მას მიმართულ მოძრაობას. ეს არის მუშაობის შედეგი. მაგრამ სამუშაოს შესასრულებლად საჭიროა სხვა გარეგანი ძალების გავლენა, რომელთა გარეშე მოქმედების შესრულება შეუძლებელია. მათ შორისაა ელექტრული დენის სიძლიერე, სიმძლავრე, ძაბვა და მრავალი სხვა ურთიერთდაკავშირებული მნიშვნელობა.

ელექტრული დენი, თავისი არსით, არის ელექტრონების მოწესრიგებული მოძრაობა გამტარში დროის ერთეულზე. ელექტრული დენი ეფუძნება დადებით ან უარყოფითად დამუხტულ ნაწილაკებს. მათ ელექტრულ მუხტს უწოდებენ. აღინიშნება ასოებით C, q, Kl (გულსაკიდი), ფრანგი მეცნიერისა და გამომგონებლის შარლ კულონის სახელით. SI სისტემაში ეს არის დამუხტული ელექტრონების რაოდენობის საზომი ერთეული. 1 C უდრის დამუხტული ნაწილაკების მოცულობას, რომელიც მიედინება გამტარის განივი მონაკვეთზე დროის ერთეულზე. დროის ერთეული არის ერთი წამი. ელექტრული მუხტის ფორმულა ნაჩვენებია ქვემოთ სურათზე.

Jpg?.jpg 600w

ელექტრული მუხტის პოვნის ფორმულა

ელექტრული დენის სიძლიერე აღინიშნება ასო A (ამპერით). ამპერი არის ერთეული ფიზიკაში, რომელიც ახასიათებს იმ ძალის მუშაობის გაზომვას, რომელიც იხარჯება გამტარის გასწვრივ მუხტების გადასაადგილებლად. მის ბირთვში ელექტრული დენი არის ელექტრონების მოწესრიგებული მოძრაობა გამტარში ელექტრომაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ. გამტარში იგულისხმება მასალა ან გამდნარი მარილი (ელექტროლიტი), რომელსაც აქვს მცირე წინააღმდეგობა ელექტრონების გავლის მიმართ. ორი ფიზიკური რაოდენობა გავლენას ახდენს ელექტრული დენის სიძლიერეზე: ძაბვა და წინააღმდეგობა. ისინი ქვემოთ იქნება განხილული. დენი ყოველთვის პირდაპირპროპორციულია ძაბვისა და უკუპროპორციული წინააღმდეგობის.

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

მიმდინარე სიძლიერის პოვნის ფორმულა

როგორც ზემოთ აღინიშნა, ელექტრული დენი არის ელექტრონების მოწესრიგებული მოძრაობა გამტარში. მაგრამ არსებობს ერთი გაფრთხილება: მათი მოძრაობისთვის საჭიროა გარკვეული გავლენა. ეს ეფექტი იქმნება პოტენციური სხვაობის შექმნით. ელექტრული მუხტი შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი. დადებითი მუხტები ყოველთვის მიდრეკილია უარყოფითი მუხტებისკენ. ეს აუცილებელია სისტემის ბალანსისთვის. განსხვავებას დადებითად და უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების რაოდენობას შორის ელექტრული ძაბვა ეწოდება.

Gif?.gif 600w

ძაბვის პოვნის ფორმულა

სიმძლავრე არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც დაიხარჯება ერთი J (ჯოულის) მუშაობისთვის ერთი წამის განმავლობაში. საზომი ერთეული ფიზიკაში აღინიშნება როგორც W (Watt), SI სისტემაში W (Watt). ვინაიდან განიხილება ელექტრული სიმძლავრე, აქ ეს არის დახარჯული ელექტროენერგიის მნიშვნელობა გარკვეული პერიოდის განმავლობაში გარკვეული მოქმედების შესასრულებლად.

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

ელექტროენერგიის პოვნის ფორმულა

დასასრულს, უნდა აღინიშნოს, რომ სამუშაოს საზომი ერთეული არის სკალარული სიდიდე, აქვს კავშირი ფიზიკის ყველა განყოფილებასთან და შეიძლება განიხილებოდეს არა მხოლოდ ელექტროდინამიკის ან სითბოს ინჟინერიის, არამედ სხვა განყოფილებების მხრიდან. სტატიაში მოკლედ განიხილება სიდიდე, რომელიც ახასიათებს ძალის მუშაობის გაზომვის ერთეულს.

ვიდეო

მექანიკური მუშაობა ფიზიკური სხეულების მოძრაობისთვის დამახასიათებელი ენერგიაა, რომელსაც აქვს სკალარული ფორმა. ის უდრის სხეულზე მოქმედი ძალის მოდულს, გამრავლებული ამ ძალით გამოწვეული გადაადგილების მოდულზე და მათ შორის კუთხის კოსინუსზე.

ფორმულა 1 - მექანიკური სამუშაო.

F - სხეულზე მოქმედი ძალა.

s - სხეულის მოძრაობა.

cosa - კუთხის კოსინუსი ძალასა და გადაადგილებას შორის.

ამ ფორმულას აქვს ზოგადი ფორმა. თუ მიმართულ ძალასა და გადაადგილებას შორის კუთხე ნულის ტოლია, მაშინ კოსინუსი არის 1. შესაბამისად, სამუშაო იქნება მხოლოდ ძალისა და გადაადგილების ნამრავლის ტოლი. მარტივად რომ ვთქვათ, თუ სხეული მოძრაობს ძალის გამოყენების მიმართულებით, მაშინ მექანიკური მუშაობა უდრის ძალისა და გადაადგილების ნამრავლს.

მეორე განსაკუთრებული შემთხვევაა, როდესაც სხეულზე მოქმედ ძალასა და მის გადაადგილებას შორის კუთხე 90 გრადუსია. ამ შემთხვევაში 90 გრადუსიანი კოსინუსი ნულის ტოლია, შესაბამისად, ნამუშევარი ნულის ტოლი იქნება. და მართლაც, რაც ხდება, ჩვენ ვიყენებთ ძალას ერთი მიმართულებით და სხეული მოძრაობს მასზე პერპენდიკულარულად. ანუ სხეული აშკარად არ მოძრაობს ჩვენი ძალის გავლენით. ამრიგად, ჩვენი ძალის მოქმედება სხეულის გადასაადგილებლად ნულის ტოლია.

სურათი 1 - ძალების მუშაობა სხეულის გადაადგილებისას.

თუ სხეულზე მოქმედებს ერთზე მეტი ძალა, მაშინ გამოითვლება სხეულზე მოქმედი ჯამური ძალა. შემდეგ კი ის ჩანაცვლებულია ფორმულაში, როგორც ერთადერთი ძალა. ძალის მოქმედების ქვეშ მყოფ სხეულს შეუძლია გადაადგილება არა მხოლოდ სწორი ხაზით, არამედ თვითნებური ტრაექტორიის გასწვრივ. ამ შემთხვევაში, ნამუშევარი გამოითვლება მოძრაობის მცირე მონაკვეთისთვის, რომელიც შეიძლება ჩაითვალოს სწორი და შემდეგ შეჯამდეს მთელი ბილიკის გასწვრივ.

სამუშაო შეიძლება იყოს როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი. ანუ, თუ გადაადგილება და ძალა ემთხვევა მიმართულებით, მაშინ მუშაობა დადებითია. და თუ ძალა გამოიყენება ერთი მიმართულებით, ხოლო სხეული მოძრაობს მეორეში, მაშინ მუშაობა უარყოფითი იქნება. უარყოფითი მუშაობის მაგალითია ხახუნის ძალის მუშაობა. ვინაიდან ხახუნის ძალა მიმართულია მოძრაობის წინააღმდეგ. წარმოიდგინეთ სხეული, რომელიც მოძრაობს თვითმფრინავის გასწვრივ. სხეულზე მიმართული ძალა უბიძგებს მას გარკვეული მიმართულებით. ეს ძალა დადებითად მოქმედებს სხეულის გადასაადგილებლად. მაგრამ ამავე დროს, ხახუნის ძალა უარყოფითად მოქმედებს. ის ანელებს სხეულის მოძრაობას და მიმართულია მისი მოძრაობისკენ.

სურათი 2 - მოძრაობისა და ხახუნის ძალა.

მექანიკაში მუშაობა იზომება ჯოულებში. ერთი ჯოული არის სამუშაო, რომელსაც ასრულებს ერთი ნიუტონის ძალა, როდესაც სხეული მოძრაობს ერთი მეტრით. გარდა სხეულის მოძრაობის მიმართულებისა, შეიძლება შეიცვალოს გამოყენებული ძალის სიდიდეც. მაგალითად, როდესაც ზამბარა შეკუმშულია, მასზე გამოყენებული ძალა გაიზრდება გავლილი მანძილის პროპორციულად. ამ შემთხვევაში, სამუშაო გამოითვლება ფორმულით.

ფორმულა 2 - ზამბარის შეკუმშვის სამუშაო.

k არის ზამბარის სიმტკიცე.

x - მოძრაობის კოორდინატი.

თქვენ უკვე იცნობთ მექანიკურ სამუშაოს (ძალის მუშაობას) საბაზო სკოლის ფიზიკის კურსიდან. გაიხსენეთ მექანიკური სამუშაოს განმარტება, რომელიც მოცემულია იქ შემდეგ შემთხვევებში.

თუ ძალა მიმართულია იმავე მიმართულებით, როგორც სხეულის გადაადგილება, მაშინ ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო

ამ შემთხვევაში ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო დადებითია.

თუ ძალა მიმართულია სხეულის მოძრაობის საწინააღმდეგოდ, მაშინ ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო არის

ამ შემთხვევაში ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო უარყოფითია.

თუ ძალა f_vec მიმართულია სხეულის s_vec გადაადგილების პერპენდიკულარულად, მაშინ ძალის მოქმედება ნულის ტოლია:

სამუშაო არის სკალარული რაოდენობა. სამუშაო ერთეულს უწოდებენ ჯოულს (აღნიშნავს: J) ინგლისელი მეცნიერის ჯეიმს ჯოულის პატივსაცემად, რომელმაც მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა ენერგიის შენარჩუნების კანონის აღმოჩენაში. ფორმულიდან (1) შემდეგია:

1 J = 1 N * m.

1. 0,5 კგ წონის ბარი გადაადგილდა მაგიდის გასწვრივ 2 მ-ით, მასზე 4 N-ის ტოლი დრეკადი ძალის გამოყენებით (ნახ. 28.1). ზოლსა და ცხრილს შორის ხახუნის კოეფიციენტი არის 0,2. რა სამუშაოა შესრულებული ბარზე:
ა) გრავიტაცია m?
ბ) ნორმალური რეაქციის ძალები?
გ) დრეკადობის ძალა?
დ) მოცურების ხახუნის ძალები tr?

სხეულზე მოქმედი რამდენიმე ძალის მთლიანი მოქმედება ორი გზითაა შესაძლებელი:
1. იპოვეთ თითოეული ძალის ნამუშევარი და დაამატეთ ეს სამუშაოები ნიშნების გათვალისწინებით.
2. იპოვეთ სხეულზე მიყენებული ყველა ძალის შედეგი და გამოთვალეთ შედეგის მუშაობა.

ორივე მეთოდი იწვევს ერთსა და იმავე შედეგს. ამის შესამოწმებლად, დაუბრუნდით წინა დავალებას და უპასუხეთ 2-ე დავალების კითხვებს.

2. რისი ტოლია:
ა) ბლოკზე მოქმედი ყველა ძალის მუშაობის ჯამი?
ბ) ზოლზე მოქმედი ყველა ძალის შედეგი?
გ) შედეგის მუშაობა? ზოგად შემთხვევაში (როდესაც ძალა f_vec მიმართულია თვითნებური კუთხით გადაადგილების s_vec-ის მიმართ), ძალის მუშაობის განმარტება ასეთია.

მუდმივი ძალის სამუშაო A უდრის F ძალის მოდულის ნამრავლს გამრავლებული s გადაადგილების მოდულზე და კუთხის α კოსინუსზე ძალის მიმართულებასა და გადაადგილების მიმართულებას შორის:

A = Fs cos α (4)

3. აჩვენეთ, რომ სამუშაოს ზოგადი განმარტება მივყავართ ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაში ნაჩვენები დასკვნებისკენ. ჩამოაყალიბეთ ისინი სიტყვიერად და ჩაწერეთ რვეულში.

4. მაგიდის ზოლზე მოქმედებს ძალა, რომლის მოდული არის 10 ნ. რა კუთხეა ამ ძალასა და ზოლის მოძრაობას შორის, თუ როდესაც ზოლი მოძრაობს 60 სმ მაგიდაზე, ეს ძალა ახდენს სამუშაო: ა) 3 ჯ; ბ) –3 ჯ; გ) –3 ჯ; დ) -6 ჯ? გააკეთეთ განმარტებითი ნახატები.

2. სიმძიმის მუშაობა

დაე, m მასის სხეული ვერტიკალურად მოძრაობდეს საწყისი სიმაღლიდან h n-დან საბოლოო სიმაღლემდე h k.

თუ სხეული ქვევით მოძრაობს (h n > h k, სურ. 28.2, ა), მოძრაობის მიმართულება ემთხვევა მიზიდულობის მიმართულებას, ამიტომ გრავიტაციის მუშაობა დადებითია. თუ სხეული მაღლა მოძრაობს (h n< h к, рис. 28.2, б), то работа силы тяжести отрицательна.

ორივე შემთხვევაში, გრავიტაციით შესრულებული სამუშაო

A \u003d მგ (h n - h k). (5)

ახლა ვიპოვოთ სიმძიმის მიერ შესრულებული სამუშაო ვერტიკალურთან კუთხით გადაადგილებისას.

5. m მასის პატარა ბლოკი s სიგრძისა და h სიმაღლის დახრილ სიბრტყეში სრიალებდა (სურ. 28.3). დახრილი სიბრტყე ქმნის α კუთხეს ვერტიკალურთან.

ა) რა არის კუთხე სიმძიმის მიმართულებასა და ზოლის მოძრაობის მიმართულებას შორის? გააკეთეთ განმარტებითი ნახაზი.
ბ) გამოხატეთ სიმძიმის მუშაობა m, g, s, α-ებით.
გ) გამოხატეთ s h-ით და α-ით.
დ) გამოხატეთ სიმძიმის მუშაობა m, g, h-ით.
ე) რა არის გრავიტაციის მუშაობა, როდესაც ზოლი მაღლა მოძრაობს იმავე სიბრტყის გასწვრივ?

ამ ამოცანის დასრულების შემდეგ, თქვენ დარწმუნდით, რომ გრავიტაციის მოქმედება გამოიხატება ფორმულით (5) მაშინაც კი, როდესაც სხეული მოძრაობს ვერტიკალის კუთხით - როგორც ზემოთ, ასევე ქვემოთ.

მაგრამ მაშინ გრავიტაციის მუშაობის ფორმულა (5) მოქმედებს, როდესაც სხეული მოძრაობს ნებისმიერი ტრაექტორიის გასწვრივ, რადგან ნებისმიერი ტრაექტორია (ნახ. 28.4, ა) შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც პატარა „დახრილი სიბრტყეების“ ნაკრები (ნახ. 28.4, ბ). .

ამრიგად,
სიმძიმის მუშაობა მოძრაობის დროს, მაგრამ ნებისმიერი ტრაექტორია გამოიხატება ფორმულით

A t \u003d მგ (h n - h k),

სადაც h n - სხეულის საწყისი სიმაღლე, h - მისი საბოლოო სიმაღლე.
გრავიტაციის მუშაობა არ არის დამოკიდებული ტრაექტორიის ფორმაზე.

მაგალითად, მიზიდულობის მუშაობა 1, 2 ან 3 ტრაექტორიის გასწვრივ სხეულის A წერტილიდან B წერტილამდე გადაადგილებისას (ნახ. 28.5) იგივეა. აქედან, კერძოდ, გამომდინარეობს, რომ გრავიტაციის მუშაობა დახურულ ტრაექტორიაზე მოძრაობისას (როდესაც სხეული უბრუნდება საწყის წერტილს) ნულის ტოლია.

6. l სიგრძის ძაფზე დაკიდებული m მასის ბურთი იხრება 90º-ით, ძაფის დაჭიმვის შენარჩუნება და ბიძგების გარეშე გამოშვებული.
ა) რა არის სიმძიმის მუშაობა იმ დროს, რომლის განმავლობაშიც ბურთი გადადის წონასწორობის მდგომარეობაში (სურ. 28.6)?
ბ) როგორ მუშაობს ძაფის დრეკადობის ძალა ამავე დროს?
გ) როგორ მუშაობს ბურთზე ერთდროულად გამოყენებული შედეგიანი ძალები?

3. დრეკადობის ძალის მუშაობა

როდესაც ზამბარა უბრუნდება დეფორმირებულ მდგომარეობას, დრეკადობის ძალა ყოველთვის დადებითად მოქმედებს: მისი მიმართულება ემთხვევა მოძრაობის მიმართულებას (სურ. 28.7).

იპოვეთ დრეკადობის ძალის მუშაობა.
ამ ძალის მოდული დაკავშირებულია დეფორმაციის x მოდულთან მიმართებით (იხ. § 15)

ასეთი ძალის მუშაობა შეგიძლიათ ნახოთ გრაფიკულად.

ჯერ გაითვალისწინეთ, რომ მუდმივი ძალის მუშაობა რიცხობრივად უდრის მართკუთხედის ფართობს ძალის გადაადგილების გრაფიკის ქვეშ (ნახ. 28.8).

ნახაზი 28.9 გვიჩვენებს F(x)-ის დიაგრამას ელასტიური ძალისთვის. მოდით გონებრივად დავყოთ სხეულის მთელი გადაადგილება ისეთ მცირე ინტერვალებად, რომ თითოეულ მათგანზე ძალა მუდმივი ჩაითვალოს.

შემდეგ თითოეულ ამ ინტერვალზე მუშაობა რიცხობრივად უდრის ფიგურის ფართობს გრაფიკის შესაბამისი მონაკვეთის ქვეშ. ყველა სამუშაო უდრის ამ სფეროებში სამუშაოს ჯამს.

შესაბამისად, ამ შემთხვევაში ნამუშევარი ასევე რიცხობრივად უდრის ფიგურის ფართობს F(x) დამოკიდებულების გრაფიკის ქვეშ.

7. ნახაზი 28.10-ის გამოყენებით დაამტკიცეთ, რომ

დრეკადობის ძალის მუშაობა, როდესაც ზამბარა უბრუნდება დეფორმირებულ მდგომარეობას, გამოიხატება ფორმულით

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

8. 28.11 ნახაზის გრაფიკის გამოყენებით დაამტკიცეთ, რომ როდესაც ზამბარის დეფორმაცია იცვლება x n-დან x k-მდე, დრეკადობის ძალის მოქმედება გამოიხატება ფორმულით.

ფორმულიდან (8) ჩვენ ვხედავთ, რომ დრეკადობის ძალის მოქმედება დამოკიდებულია მხოლოდ ზამბარის საწყის და საბოლოო დეფორმაციაზე, ამიტომ, თუ სხეული ჯერ დეფორმირებულია და შემდეგ უბრუნდება საწყის მდგომარეობას, მაშინ დრეკადის მუშაობა. ძალა ნულის ტოლია. შეგახსენებთ, რომ გრავიტაციის მუშაობას იგივე თვისება აქვს.

9. საწყის მომენტში ზამბარის დაჭიმულობა 400 ნ/მ სიხისტეა 3 სმ.ზამბარი იჭიმება კიდევ 2 სმ.
ა) რა არის ზამბარის საბოლოო დეფორმაცია?
ბ) რა სამუშაოს ასრულებს ზამბარის დრეკადობის ძალა?

10. საწყის მომენტში 200 ნ/მ სიხისტის ზამბარა იჭიმება 2 სმ-ით, ბოლო მომენტში შეკუმშვა ხდება 1 სმ-ით, როგორ მუშაობს ზამბარის დრეკადობის ძალა?

4. ხახუნის ძალის მუშაობა

ნება მიეცით სხეული სრიალებს ფიქსირებულ საყრდენზე. სხეულზე მოქმედი მოცურების ხახუნის ძალა ყოველთვის მიმართულია მოძრაობის საწინააღმდეგოდ და, შესაბამისად, მოცურების ხახუნის ძალის მუშაობა უარყოფითია მოძრაობის ნებისმიერი მიმართულებისთვის (ნახ. 28.12).

მაშასადამე, თუ ზოლი გადაინაცვლებს მარჯვნივ და მარცხნივ იგივე მანძილით, მაშინ, მიუხედავად იმისა, რომ იგი უბრუნდება საწყის მდგომარეობას, მოცურების ხახუნის ძალის მთლიანი მუშაობა არ იქნება ნულის ტოლი. ეს არის ყველაზე მნიშვნელოვანი განსხვავება მოცურების ხახუნის ძალის მუშაობასა და სიმძიმის ძალისა და ელასტიურობის ძალას შორის. შეგახსენებთ, რომ ამ ძალების მუშაობა დახურულ ტრაექტორიაზე სხეულის გადაადგილებისას ნულის ტოლია.

11. 1 კგ მასის ბარი გადაადგილდა მაგიდის გასწვრივ ისე, რომ მისი ტრაექტორია აღმოჩნდა კვადრატი 50 სმ გვერდით.
ა) დაუბრუნდა თუ არა ბლოკი საწყის წერტილს?
ბ) რამდენია ღეროზე მოქმედი ხახუნის ძალის ჯამური მუშაობა? ზოლსა და ცხრილს შორის ხახუნის კოეფიციენტი არის 0,3.

5. ძალა

ხშირად, მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ შესრულებული სამუშაო, არამედ მუშაობის სიჩქარე. იგი ხასიათდება ძალაუფლებით.

სიმძლავრე P არის A შესრულებული სამუშაოს თანაფარდობა დროის t ინტერვალთან, რომლის დროსაც ეს სამუშაო კეთდება:

(ზოგჯერ მექანიკაში სიმძლავრე აღინიშნება ასო N-ით, ხოლო ელექტროდინამიკაში ასო P. ჩვენ უფრო მოსახერხებელია სიმძლავრის იგივე აღნიშვნის გამოყენება).

სიმძლავრის ერთეული არის ვატი (აღნიშნავს: W), ინგლისელი გამომგონებლის ჯეიმს უოტის სახელის მიხედვით. (9) ფორმულიდან გამომდინარეობს, რომ

1 W = 1 J/s.

12. რა ძალას უვითარებს ადამიანი 10 კგ წონის ვედრო წყლის 2 წამის განმავლობაში 1 მ სიმაღლეზე ერთნაირად აწევით?

ხშირად მოსახერხებელია ძალაუფლების გამოხატვა არა შრომითა და დროის, არამედ ძალითა და სიჩქარით.

განვიხილოთ შემთხვევა, როდესაც ძალა მიმართულია გადაადგილების გასწვრივ. შემდეგ ძალის მუშაობა A = Fs. ამ გამოთქმის (9) სიმძლავრის ფორმულით ჩანაცვლებით, მივიღებთ:

P = (Fs)/t = F(s/t) = Fv. (ათი)

13. ავტომობილი მოძრაობს ჰორიზონტალურ გზაზე 72 კმ/სთ სიჩქარით. ამავე დროს, მისი ძრავა ავითარებს 20 კვტ სიმძლავრეს. რა არის წინააღმდეგობის ძალა მანქანის მოძრაობაზე?

ნახავ. როდესაც მანქანა მოძრაობს ჰორიზონტალურ გზაზე მუდმივი სიჩქარით, წევის ძალა აბსოლუტური მნიშვნელობით უდრის მანქანის წინააღმდეგობის ძალას.

14. რა დრო დასჭირდება 4 ტონა წონის ბეტონის ბლოკის თანაბრად აწევას 30 მ სიმაღლეზე, თუ ამწის ძრავის სიმძლავრე 20 კვტ, ხოლო ამწის ძრავის ეფექტურობა 75%?

ნახავ. ელექტროძრავის ეფექტურობა უდრის ტვირთის აწევის სამუშაოს თანაფარდობას ძრავის მუშაობასთან.

დამატებითი კითხვები და დავალებები

15. აივნიდან 10 სიმაღლით და ჰორიზონტის მიმართ 45º კუთხით ისვრის 200 გ მასის ბურთულას. ფრენისას 15 მ სიმაღლეს მიაღწია, ბურთი მიწაზე დაეცა.
ა) რა სამუშაოს ასრულებს გრავიტაცია ბურთის აწევისას?
ბ) რა სამუშაოს ასრულებს გრავიტაცია ბურთის დაშვებისას?
გ) რა სამუშაოს ასრულებს გრავიტაცია ბურთის მთელი ფრენის დროს?
დ) არის თუ არა მდგომარეობაში დამატებითი მონაცემები?

16. 250 ნ/მ სიხისტის ზამბარიდან დაკიდებულია 0,5 კგ მასის ბურთი და წონასწორობაშია. ბურთი აწია ისე, რომ ზამბარა ხდება არადეფორმირებული და გათავისუფლდება ბიძგის გარეშე.
ა) რა სიმაღლეზე იყო აწეული ბურთი?
ბ) რა არის სიმძიმის მუშაობა იმ დროს, რომლის განმავლობაშიც ბურთი გადადის წონასწორობის მდგომარეობაში?
გ) როგორ მუშაობს დრეკადობის ძალა იმ დროს, რომლის განმავლობაშიც ბურთი წონასწორობის მდგომარეობაში გადადის?
დ) როგორ მუშაობს ბურთზე გამოყენებული ყველა ძალის შედეგი იმ დროის განმავლობაში, რომლის დროსაც ბურთი წონასწორობის პოზიციაზე გადადის?

17. 10 კგ წონის სასწავლებელი თავდაპირველი სიჩქარის გარეშე სრიალებს თოვლიან მთაზე დახრილობის კუთხით α = 30º და გადის გარკვეულ მანძილზე ჰორიზონტალურ ზედაპირზე (ნახ. 28.13). ციგასა და თოვლს შორის ხახუნის კოეფიციენტი არის 0,1. მთის ძირის სიგრძე l = 15 მ.

ა) რა არის ხახუნის ძალის მოდული, როდესაც სასწავლებელი მოძრაობს ჰორიზონტალურ ზედაპირზე?
ბ) როგორ მუშაობს ხახუნის ძალა, როდესაც სასწავლებელი მოძრაობს ჰორიზონტალურ ზედაპირზე 20 მ ბილიკზე?
გ) რა არის ხახუნის ძალის მოდული, როცა სასწავლებელი მთაზე მოძრაობს?
დ) რა სამუშაოს ასრულებს ხახუნის ძალა სასწავლებლის დაშვებისას?
ე) რა სამუშაოს ასრულებს გრავიტაცია სასწავლებლის დაშვებისას?
ვ) როგორ მუშაობს მთიდან ჩამოსვლისას ციგაზე მოქმედი შედეგიანი ძალები?

18. 1 ტონა წონის მანქანა მოძრაობს 50 კმ/სთ სიჩქარით. ძრავა ავითარებს 10 კვტ სიმძლავრეს. ბენზინის მოხმარება 100 კმ-ზე 8 ლიტრია. ბენზინის სიმკვრივეა 750 კგ/მ 3 და მისი წვის სპეციფიკური სითბო 45 მჯ/კგ. რა არის ძრავის ეფექტურობა? არის დამატებითი მონაცემები მდგომარეობაში?
ნახავ. სითბოს ძრავის ეფექტურობა უდრის ძრავის მიერ შესრულებული სამუშაოს თანაფარდობას საწვავის წვის დროს გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობასთან.

ძირითადი თეორიული ინფორმაცია

მექანიკური მუშაობა

მოძრაობის ენერგეტიკული მახასიათებლები შემოტანილია კონცეფციის საფუძველზე მექანიკური სამუშაო ან ძალის მუშაობა. სამუშაო შესრულებული მუდმივი ძალით ფ, არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის ძალისა და გადაადგილების მოდულების ნამრავლს, გამრავლებული ძალის ვექტორებს შორის კუთხის კოსინუსზე. ფდა გადაადგილება ს:

სამუშაო არის სკალარული რაოდენობა. ის შეიძლება იყოს დადებითი (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). ზე α = 90° ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო არის ნული. SI სისტემაში მუშაობა იზომება ჯოულებში (J). ჯოული უდრის 1 ნიუტონის ძალის მიერ ძალის მიმართულებით 1 მეტრის გადაადგილების სამუშაოს.

თუ ძალა დროთა განმავლობაში იცვლება, სამუშაოს საპოვნელად, ისინი ქმნიან ძალის დამოკიდებულების გრაფიკს გადაადგილებაზე და პოულობენ ფიგურის ფართობს გრაფიკის ქვეშ - ეს არის სამუშაო:

ძალის მაგალითი, რომლის მოდული დამოკიდებულია კოორდინატზე (გადაადგილებაზე) არის ზამბარის დრეკადობის ძალა, რომელიც ემორჩილება ჰუკის კანონს ( ფ extr = kx).

Ძალა

დროის ერთეულზე ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო ეწოდება ძალა. Ძალა პ(ზოგჯერ მოიხსენიება როგორც ნ) არის სამუშაოს თანაფარდობის ტოლი ფიზიკური სიდიდე ადროის მონაკვეთამდე ტრომლის დროსაც დასრულდა ეს სამუშაო:

ეს ფორმულა ითვლის საშუალო სიმძლავრე, ე.ი. ძალა, რომელიც ზოგადად ახასიათებს პროცესს. ასე რომ, სამუშაო ასევე შეიძლება გამოიხატოს ძალაუფლების თვალსაზრისით: ა = პტ(თუ, რა თქმა უნდა, არ არის ცნობილი სამუშაოს შესრულების ძალა და დრო). სიმძლავრის ერთეულს ეწოდება ვატი (W) ან 1 ჯოული წამში. თუ მოძრაობა ერთგვაროვანია, მაშინ:

ამ ფორმულით შეგვიძლია გამოვთვალოთ მყისიერი ძალა(ძალა მოცემულ დროს), თუ სიჩქარის ნაცვლად ჩავანაცვლებთ მყისიერი სიჩქარის მნიშვნელობას ფორმულაში. როგორ გავიგოთ რა ძალა უნდა დაითვალოთ? თუ დავალება ითხოვს ძალაუფლებას დროის გარკვეულ მომენტში ან სივრცის გარკვეულ მომენტში, მაშინ ის მყისიერად ითვლება. თუ თქვენ გეკითხებით ძალაუფლების შესახებ გარკვეული პერიოდის განმავლობაში ან გზის მონაკვეთზე, მაშინ მოძებნეთ საშუალო სიმძლავრე.

ეფექტურობა - ეფექტურობის ფაქტორი, უდრის სასარგებლო სამუშაოს და დახარჯულ თანაფარდობას, ან სასარგებლო ძალას დახარჯულთან:

რა სამუშაოა სასარგებლო და რა იხარჯება, ლოგიკური მსჯელობით განისაზღვრება კონკრეტული ამოცანის მდგომარეობიდან. მაგალითად, თუ ამწე ასრულებს ტვირთის გარკვეულ სიმაღლეზე აწევას, მაშინ ტვირთის აწევა გამოადგება (რადგან ამწე ამისთვის შეიქმნა) და ამწის ელექტროძრავის მიერ შესრულებული სამუშაო დაიხარჯება.

ასე რომ, სასარგებლო და დახარჯულ ძალას არ აქვს მკაცრი განმარტება და გვხვდება ლოგიკური მსჯელობით. თითოეულ ამოცანაში ჩვენ თვითონ უნდა განვსაზღვროთ, რა იყო ამ დავალების მიზანი სამუშაოს შესრულებისთვის (სასარგებლო სამუშაო თუ ძალა) და რა იყო მექანიზმი ან გზა მთელი სამუშაოს შესრულებისთვის (დახარჯული ძალა ან სამუშაო).

ზოგადად, ეფექტურობა აჩვენებს, თუ რამდენად ეფექტურად გარდაქმნის მექანიზმი ერთი ტიპის ენერგიას მეორეში. თუ სიმძლავრე დროთა განმავლობაში იცვლება, მაშინ ნამუშევარი იპოვება, როგორც ფიგურის ფართობი სიმძლავრის გრაფიკის ქვეშ დროის წინააღმდეგ:

Კინეტიკური ენერგია

ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის სხეულის მასისა და მისი სიჩქარის კვადრატის ნამრავლის ნახევარს, ეწოდება სხეულის კინეტიკური ენერგია (მოძრაობის ენერგია):

ანუ თუ 2000 კგ მასის მანქანა მოძრაობს 10 მ/წმ სიჩქარით, მაშინ მას აქვს კინეტიკური ენერგია ტოლი ე k \u003d 100 kJ და შეუძლია 100 kJ სამუშაოს შესრულება. ეს ენერგია შეიძლება გარდაიქმნას სიცხეში (როდესაც მანქანა მუხრუჭებს, თბება ბორბლების საბურავები, გზა და სამუხრუჭე დისკები) ან შეიძლება დაიხარჯოს მანქანისა და სხეულის დეფორმაციაზე, რომელსაც მანქანა დაეჯახა (ავარიის დროს). კინეტიკური ენერგიის გაანგარიშებისას არ აქვს მნიშვნელობა სად მოძრაობს მანქანა, რადგან ენერგია, ისევე როგორც სამუშაო, არის სკალარული რაოდენობა.

სხეულს აქვს ენერგია, თუ მას შეუძლია სამუშაოს შესრულება.მაგალითად, მოძრავ სხეულს აქვს კინეტიკური ენერგია, ე.ი. მოძრაობის ენერგია და შეუძლია აკეთოს სამუშაოები სხეულების დეფორმაციისთვის ან სხეულებისთვის აჩქარების მინიჭებისთვის, რომლებთანაც ხდება შეჯახება.

კინეტიკური ენერგიის ფიზიკური მნიშვნელობა: იმისათვის, რომ სხეული მოსვენებული იყოს მასით მსიჩქარით დაიწყო მოძრაობა ვაუცილებელია კინეტიკური ენერგიის მიღებული მნიშვნელობის ტოლი სამუშაოს შესრულება. თუ სხეულის მასა მსიჩქარით მოძრაობს ვ, მაშინ მის შესაჩერებლად აუცილებელია მისი საწყისი კინეტიკური ენერგიის ტოლი სამუშაოს შესრულება. დამუხრუჭების დროს კინეტიკური ენერგია ძირითადად (გარდა შეჯახების შემთხვევებისა, როდესაც ენერგია გამოიყენება დეფორმაციისთვის) „ამოღებული“ ხახუნის ძალით.

კინეტიკური ენერგიის თეორემა: შედეგად მიღებული ძალის მუშაობა უდრის სხეულის კინეტიკური ენერგიის ცვლილებას:

კინეტიკური ენერგიის თეორემა ასევე მოქმედებს ზოგად შემთხვევაში, როდესაც სხეული მოძრაობს ცვალებადი ძალის მოქმედებით, რომლის მიმართულება არ ემთხვევა მოძრაობის მიმართულებას. მოსახერხებელია ამ თეორემის გამოყენება სხეულის აჩქარებისა და შენელების პრობლემებში.

Პოტენციური ენერგია

ფიზიკაში კინეტიკურ ენერგიასთან ან მოძრაობის ენერგიასთან ერთად მნიშვნელოვან როლს ასრულებს კონცეფცია პოტენციური ენერგია ან სხეულების ურთიერთქმედების ენერგია.

პოტენციური ენერგია განისაზღვრება სხეულების ურთიერთმდებარეობით (მაგალითად, სხეულის პოზიცია დედამიწის ზედაპირთან მიმართებაში). პოტენციური ენერგიის ცნება შეიძლება შემოვიდეს მხოლოდ იმ ძალებისთვის, რომელთა მუშაობა არ არის დამოკიდებული სხეულის ტრაექტორიაზე და განისაზღვრება მხოლოდ საწყისი და საბოლოო პოზიციებით (ე.წ. კონსერვატიული ძალები). დახურულ ტრაექტორიაზე ასეთი ძალების მუშაობა ნულის ტოლია. ამ თვისებას ფლობს მიზიდულობის ძალა და ელასტიურობის ძალა. ამ ძალებისთვის შეგვიძლია შემოვიტანოთ პოტენციური ენერგიის ცნება.

სხეულის პოტენციური ენერგია დედამიწის გრავიტაციულ ველშიგამოითვლება ფორმულით:

სხეულის პოტენციური ენერგიის ფიზიკური მნიშვნელობა: პოტენციური ენერგია უდრის მიზიდულობის ძალის მიერ შესრულებულ სამუშაოს სხეულის ნულოვან დონეზე დაშვებისას ( თარის მანძილი სხეულის სიმძიმის ცენტრიდან ნულოვან დონემდე). თუ სხეულს აქვს პოტენციური ენერგია, მაშინ მას შეუძლია სამუშაოს შესრულება, როდესაც ეს სხეული ეცემა სიმაღლიდან თნულამდე. გრავიტაციის მუშაობა უდრის სხეულის პოტენციური ენერგიის ცვლილებას, აღებული საპირისპირო ნიშნით:

ხშირად ენერგეტიკულ ამოცანებში, თქვენ უნდა იპოვოთ სამუშაო სხეულის ასამაღლებლად (გადაბრუნება, ორმოდან გამოსვლა). ყველა ამ შემთხვევაში აუცილებელია გავითვალისწინოთ არა თავად სხეულის, არამედ მხოლოდ მისი სიმძიმის ცენტრის მოძრაობა.

პოტენციური ენერგია Ep დამოკიდებულია ნულოვანი დონის არჩევანზე, ანუ OY ღერძის წარმოშობის არჩევანზე. თითოეულ პრობლემაში ნულოვანი დონე არჩეულია მოხერხებულობის გამო. ეს არ არის თავად პოტენციური ენერგია, რომელსაც აქვს ფიზიკური მნიშვნელობა, არამედ მისი ცვლილება, როდესაც სხეული გადადის ერთი პოზიციიდან მეორეზე. ეს ცვლილება არ არის დამოკიდებული ნულოვანი დონის არჩევანზე.

დაჭიმული ზამბარის პოტენციური ენერგიაგამოითვლება ფორმულით:

სადაც: კ- გაზაფხულის სიმტკიცე. დაჭიმულ (ან შეკუმშულ) ზამბარას შეუძლია ამოქმედოს მასზე მიმაგრებული სხეული, ანუ გადასცეს ამ სხეულს კინეტიკური ენერგია. ამიტომ, ასეთ ზამბარას აქვს ენერგიის რეზერვი. გაჭიმვა ან შეკუმშვა Xუნდა გამოითვალოს სხეულის არადეფორმირებული მდგომარეობიდან.

ელასტიურად დეფორმირებული სხეულის პოტენციური ენერგია უდრის დრეკადობის ძალის მუშაობას მოცემული მდგომარეობიდან ნულოვანი დეფორმაციის მდგომარეობაში გადასვლისას. თუ საწყის მდგომარეობაში ზამბარა უკვე დეფორმირებული იყო და მისი დრეკადობა ტოლი იყო x 1, შემდეგ ახალ მდგომარეობაზე გადასვლისას დრეკადობით x 2, დრეკადობის ძალა შეასრულებს მუშაობას, რომელიც ტოლია პოტენციური ენერგიის ცვლილებას, აღებული საპირისპირო ნიშნით (რადგან დრეკადობის ძალა ყოველთვის მიმართულია სხეულის დეფორმაციის წინააღმდეგ):

ელასტიური დეფორმაციის დროს პოტენციური ენერგია არის სხეულის ცალკეული ნაწილების ერთმანეთთან ურთიერთქმედების ენერგია ელასტიური ძალებით.

ხახუნის ძალის მოქმედება დამოკიდებულია განვლილ მანძილზე (ამ ტიპის ძალას, რომლის მუშაობა დამოკიდებულია ტრაექტორიაზე და გავლილ მანძილს ეწოდება: გაფანტული ძალები). ხახუნის ძალისთვის პოტენციური ენერგიის კონცეფციის დანერგვა შეუძლებელია.

ეფექტურობა

ეფექტურობის ფაქტორი (COP)- სისტემის (მოწყობილობის, მანქანის) ეფექტურობის მახასიათებელი ენერგიის გარდაქმნასთან ან გადაცემასთან მიმართებაში. იგი განისაზღვრება გამოყენებული სასარგებლო ენერგიის თანაფარდობით სისტემის მიერ მიღებული ენერგიის მთლიან რაოდენობასთან (ფორმულა უკვე მოცემულია ზემოთ).

ეფექტურობა შეიძლება გამოითვალოს როგორც სამუშაოს, ასევე სიმძლავრის მიხედვით. სასარგებლო და დახარჯული სამუშაო (ძალა) ყოველთვის განისაზღვრება მარტივი ლოგიკური მსჯელობით.

ელექტროძრავებში ეფექტურობა არის შესრულებული (სასარგებლო) მექანიკური სამუშაოს თანაფარდობა წყაროდან მიღებულ ელექტრო ენერგიასთან. სითბოს ძრავებში სასარგებლო მექანიკური მუშაობის თანაფარდობა დახარჯული სითბოს რაოდენობასთან. ელექტრო ტრანსფორმატორებში, მეორადი გრაგნილით მიღებული ელექტრომაგნიტური ენერგიის თანაფარდობა პირველადი გრაგნილის მიერ მოხმარებულ ენერგიასთან.

მისი ზოგადობის გამო, ეფექტურობის კონცეფცია შესაძლებელს ხდის ერთიანი თვალსაზრისით შევადაროთ და შევაფასოთ ისეთი სისტემები, როგორიცაა ბირთვული რეაქტორები, ელექტრო გენერატორები და ძრავები, თბოელექტროსადგურები, ნახევარგამტარული მოწყობილობები, ბიოლოგიური ობიექტები და ა.შ.

ენერგიის გარდაუვალი დანაკარგების გამო ხახუნის, მიმდებარე სხეულების გათბობით და ა.შ. ეფექტურობა ყოველთვის ნაკლებია ვიდრე ერთიანობა.შესაბამისად, ეფექტურობა გამოიხატება დახარჯული ენერგიის ფრაქციად, ანუ სათანადო ფრაქციის სახით ან პროცენტულად და არის განზომილებიანი სიდიდე. ეფექტურობა ახასიათებს რამდენად ეფექტურად მუშაობს მანქანა ან მექანიზმი. თბოელექტროსადგურების ეფექტურობა აღწევს 35-40%, შიგაწვის ძრავები ზედამუხტვით და წინასწარ გაგრილებით - 40-50%, დინამოები და მაღალი სიმძლავრის გენერატორები - 95%, ტრანსფორმატორები - 98%.

ამოცანა, რომელშიც უნდა იპოვო ეფექტურობა ან ცნობილია, უნდა დაიწყო ლოგიკური მსჯელობით - რა სამუშაოა სასარგებლო და რა იხარჯება.

მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი

სრული მექანიკური ენერგიაკინეტიკური ენერგიის (ანუ მოძრაობის ენერგია) და პოტენციალის (ანუ სხეულების ურთიერთქმედების ენერგია მიზიდულობისა და ელასტიურობის ძალებით) ჯამს ეწოდება:

თუ მექანიკური ენერგია არ გადადის სხვა ფორმებში, მაგალითად, შიდა (თერმული) ენერგიაში, მაშინ კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამი უცვლელი რჩება. თუ მექანიკური ენერგია გარდაიქმნება თერმულ ენერგიად, მაშინ მექანიკური ენერგიის ცვლილება უდრის ხახუნის ძალის მუშაობას ან ენერგიის დანაკარგებს, ან გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობას და ასე შემდეგ, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მთლიანი მექანიკური ენერგიის ცვლილებაა. უდრის გარე ძალების მუშაობას:

სხეულების კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამი, რომლებიც ქმნიან დახურულ სისტემას (ანუ, რომელშიც არ მოქმედებს გარე ძალები და მათი მუშაობა ნულის ტოლია) და ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან გრავიტაციული ძალებით და დრეკადობის ძალებით. უცვლელი რჩება:

ეს განცხადება გამოხატავს ენერგიის შენარჩუნების კანონი (LSE) მექანიკურ პროცესებში. ეს არის ნიუტონის კანონების შედეგი. მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი სრულდება მხოლოდ მაშინ, როცა დახურულ სისტემაში მყოფი სხეულები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან ელასტიურობისა და მიზიდულობის ძალებით. ენერგიის შენარჩუნების კანონის ყველა პრობლემაში ყოველთვის იქნება სხეულთა სისტემის მინიმუმ ორი მდგომარეობა. კანონი ამბობს, რომ პირველი მდგომარეობის ჯამური ენერგია უდრის მეორე მდგომარეობის მთლიან ენერგიას.

ენერგიის შენარჩუნების კანონის ამოცანების გადაჭრის ალგორითმი:

1. იპოვეთ სხეულის საწყისი და საბოლოო პოზიციის წერტილები.
2. დაწერეთ რა ან რა ენერგიები აქვს სხეულს ამ წერტილებში.
3. გაათანაბრეს სხეულის საწყისი და საბოლოო ენერგია.
4. დაამატეთ სხვა აუცილებელი განტოლებები წინა ფიზიკის თემებიდან.
5. ამოხსენით მიღებული განტოლება ან განტოლებათა სისტემა მათემატიკური მეთოდების გამოყენებით.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონით შესაძლებელი გახდა სხეულის კოორდინატებსა და სიჩქარეებს შორის კავშირის მიღება ტრაექტორიის ორ სხვადასხვა წერტილში სხეულის მოძრაობის კანონის გაანალიზების გარეშე ყველა შუალედურ წერტილში. მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონის გამოყენებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გაამარტივოს მრავალი პრობლემის გადაჭრა.

რეალურ პირობებში, თითქმის ყოველთვის მოძრავი სხეულები, გრავიტაციულ ძალებთან, ელასტიურ ძალებთან და სხვა ძალებთან ერთად, მოქმედებენ ხახუნის ძალებით ან გარემოს წინააღმდეგობის ძალებით. ხახუნის ძალის მოქმედება დამოკიდებულია ბილიკის სიგრძეზე.

თუ ხახუნის ძალები მოქმედებს სხეულებს შორის, რომლებიც ქმნიან დახურულ სისტემას, მაშინ მექანიკური ენერგია არ არის დაცული. მექანიკური ენერგიის ნაწილი გარდაიქმნება სხეულების შინაგან ენერგიად (გათბობა). ამრიგად, ენერგია მთლიანობაში (ანუ არა მხოლოდ მექანიკური ენერგია) ნებისმიერ შემთხვევაში შენარჩუნებულია.

ნებისმიერი ფიზიკური ურთიერთქმედებისას ენერგია არ წარმოიქმნება და არ ქრება. ის მხოლოდ ერთი ფორმიდან მეორეში იცვლება. ეს ექსპერიმენტულად დადგენილი ფაქტი გამოხატავს ბუნების ფუნდამენტურ კანონს - ენერგიის შენარჩუნებისა და ტრანსფორმაციის კანონი.

ენერგიის შენარჩუნებისა და ტრანსფორმაციის კანონის ერთ-ერთი შედეგია იმის მტკიცება, რომ შეუძლებელია შექმნას "მუდმივი მოძრაობის მანქანა" (perpetuum mobile) - მანქანა, რომელსაც შეუძლია განუსაზღვრელი ვადით მუშაობა ენერგიის მოხმარების გარეშე.

სხვადასხვა სამუშაო ამოცანები

თუ თქვენ გჭირდებათ მექანიკური სამუშაოს პოვნა პრობლემაში, მაშინ ჯერ აირჩიეთ მისი პოვნის მეთოდი:

1. სამუშაოების პოვნა შესაძლებელია ფორმულის გამოყენებით: ა = FS cos α . იპოვეთ ძალა, რომელიც ასრულებს მუშაობას და სხეულის გადაადგილების რაოდენობა ამ ძალის მოქმედებით შერჩეულ საცნობარო ჩარჩოში. გაითვალისწინეთ, რომ კუთხე უნდა შეირჩეს ძალისა და გადაადგილების ვექტორებს შორის.
2. გარე ძალის მოქმედება შეიძლება მოიძებნოს, როგორც განსხვავება მექანიკურ ენერგიას შორის საბოლოო და საწყის სიტუაციებში. მექანიკური ენერგია უდრის სხეულის კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამს.
3. სხეულის მუდმივი სიჩქარით ასაწევად შესრულებული სამუშაო შეგიძლიათ იხილოთ ფორმულით: ა = მგჰ, სად თ- სიმაღლეზე, რომელზედაც ის ადის სხეულის სიმძიმის ცენტრი.
4. სამუშაო შეიძლება მოიძებნოს როგორც ძალაუფლებისა და დროის პროდუქტი, ე.ი. ფორმულის მიხედვით: ა = პტ.
5. სამუშაო შეიძლება მოიძებნოს, როგორც ფიგურის ფართობი დიაგრამის ქვეშ ძალის გადაადგილების ან სიმძლავრის დროის წინააღმდეგ.

ენერგიის შენარჩუნების კანონი და ბრუნვის მოძრაობის დინამიკა

ამ თემის ამოცანები მათემატიკურად საკმაოდ რთულია, მაგრამ მიდგომის ცოდნით ისინი წყდება სრულიად სტანდარტული ალგორითმის მიხედვით. ყველა პრობლემაში მოგიწევთ სხეულის ბრუნვის გათვალისწინება ვერტიკალურ სიბრტყეში. გამოსავალი შემცირდება მოქმედებების შემდეგ თანმიმდევრობამდე:

1. აუცილებელია თქვენთვის საინტერესო წერტილის დადგენა (პუნქტი, სადაც აუცილებელია სხეულის სიჩქარის, ძაფის დაჭიმვის ძალის, წონის და ა.შ.) დადგენა.
2. დაწერეთ ნიუტონის მეორე კანონი ამ ეტაპზე, იმის გათვალისწინებით, რომ სხეული ბრუნავს, ანუ მას აქვს ცენტრიდანული აჩქარება.
3. დაწერეთ მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი ისე, რომ იგი შეიცავს სხეულის სიჩქარეს იმ ძალიან საინტერესო წერტილში, ისევე როგორც სხეულის მდგომარეობის მახასიათებლებს ზოგიერთ მდგომარეობაში, რომლის შესახებაც რაღაც არის ცნობილი.
4. მდგომარეობიდან გამომდინარე, გამოხატეთ სიჩქარე კვადრატში ერთი განტოლებიდან და შეცვალეთ იგი მეორეში.
5. შეასრულეთ დანარჩენი საჭირო მათემატიკური მოქმედებები საბოლოო შედეგის მისაღებად.

პრობლემების გადაჭრისას გახსოვდეთ, რომ:

• ძაფებზე როტაციის დროს ზედა წერტილის გავლის პირობა მინიმალური სიჩქარით არის საყრდენის რეაქციის ძალა. ნზედა წერტილში არის 0. იგივე პირობა დაცულია მკვდარი მარყუჟის ზედა წერტილში გავლისას.
• ღეროზე ბრუნვისას მთელი წრის გავლის პირობაა: ზედა წერტილში მინიმალური სიჩქარე არის 0.
• სფეროს ზედაპირიდან სხეულის გამოყოფის პირობაა, რომ საყრდენის რეაქციის ძალა გამოყოფის წერტილში იყოს ნული.

არაელასტიური შეჯახებები

მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი და იმპულსის შენარჩუნების კანონი შესაძლებელს ხდის მექანიკური პრობლემების გადაწყვეტის პოვნას იმ შემთხვევებში, როდესაც მოქმედი ძალები უცნობია. ასეთი პრობლემების მაგალითია სხეულების ზემოქმედების ურთიერთქმედება.

დარტყმა (ან შეჯახება)ჩვეულებრივ, სხეულების მოკლევადიანი ურთიერთქმედებას ვუწოდებთ, რის შედეგადაც მათი სიჩქარე განიცდის მნიშვნელოვან ცვლილებებს. სხეულების შეჯახებისას მათ შორის მოქმედებს მოკლევადიანი ზემოქმედების ძალები, რომელთა სიდიდე, როგორც წესი, უცნობია. აქედან გამომდინარე, შეუძლებელია ზემოქმედების ურთიერთქმედების უშუალოდ განხილვა ნიუტონის კანონების დახმარებით. ენერგიისა და იმპულსის შენარჩუნების კანონების გამოყენება ხშირ შემთხვევაში შესაძლებელს ხდის შეჯახების პროცესის განხილვისგან გამორიცხვას და სხეულების სიჩქარეებს შორის კავშირის მიღებას შეჯახებამდე და მის შემდეგ, ამ რაოდენობების ყველა შუალედური მნიშვნელობის გვერდის ავლით.

ხშირად უხდება საქმე სხეულების ზემოქმედების ურთიერთქმედებას ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ტექნოლოგიასა და ფიზიკაში (განსაკუთრებით ატომისა და ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკაში). მექანიკაში ხშირად გამოიყენება ზემოქმედების ურთიერთქმედების ორი მოდელი - აბსოლუტურად ელასტიური და აბსოლუტურად არაელასტიური ზემოქმედება.

აბსოლუტურად არაელასტიური ზემოქმედებაისეთ შოკის ურთიერთქმედებას უწოდებენ, რომლის დროსაც სხეულები ერთმანეთში უერთდებიან (ერთმანეთს ეწებება) და მოძრაობენ როგორც ერთი სხეული.

სრულყოფილად არაელასტიური ზემოქმედების დროს მექანიკური ენერგია არ არის დაცული. იგი ნაწილობრივ ან მთლიანად გადადის სხეულების შინაგან ენერგიაში (გათბობა). ნებისმიერი ზემოქმედების აღსაწერად, თქვენ უნდა ჩაწეროთ როგორც იმპულსის შენარჩუნების კანონი, ასევე მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი გამოთავისუფლებული სითბოს გათვალისწინებით (ძალიან სასურველია წინასწარ დახატოთ ნახატი).

აბსოლუტურად ელასტიური ზემოქმედება

აბსოლუტურად ელასტიური ზემოქმედებაეწოდება შეჯახებას, რომლის დროსაც სხეულთა სისტემის მექანიკური ენერგია შენარჩუნებულია. ხშირ შემთხვევაში, ატომების, მოლეკულების და ელემენტარული ნაწილაკების შეჯახება ემორჩილება აბსოლუტურად ელასტიური ზემოქმედების კანონებს. აბსოლუტურად ელასტიური ზემოქმედებით, იმპულსის შენარჩუნების კანონთან ერთად, სრულდება მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი. იდეალურად ელასტიური შეჯახების მარტივი მაგალითია ბილიარდის ორი ბურთის ცენტრალური დარტყმა, რომელთაგან ერთი შეჯახებამდე ისვენებდა.

ცენტრალური დარტყმაბურთებს ეწოდება შეჯახება, რომლის დროსაც ბურთების სიჩქარე დარტყმამდე და მის შემდეგ მიმართულია ცენტრების ხაზის გასწვრივ. ამრიგად, მექანიკური ენერგიისა და იმპულსის შენარჩუნების კანონების გამოყენებით, შესაძლებელია დადგინდეს ბურთების სიჩქარე შეჯახების შემდეგ, თუ ცნობილია მათი სიჩქარე შეჯახებამდე. ცენტრალური ზემოქმედება პრაქტიკაში ძალიან იშვიათად ხორციელდება, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე ეხება ატომების ან მოლეკულების შეჯახებას. არაცენტრალური ელასტიური შეჯახებისას ნაწილაკების (ბურთების) სიჩქარე შეჯახებამდე და მის შემდეგ არ არის მიმართული ერთი და იგივე სწორი ხაზის გასწვრივ.

არაცენტრალური ელასტიური ზემოქმედების განსაკუთრებული შემთხვევაა ერთი და იგივე მასის ორი ბილიარდის ბურთის შეჯახება, რომელთაგან ერთი შეჯახებამდე სტაციონარული იყო, ხოლო მეორის სიჩქარე არ იყო მიმართული ბურთების ცენტრების ხაზის გასწვრივ. ამ შემთხვევაში, ელასტიური შეჯახების შემდეგ ბურთების სიჩქარის ვექტორები ყოველთვის მიმართულია ერთმანეთთან პერპენდიკულურად.

კონსერვაციის კანონები. რთული ამოცანები

მრავალი სხეული

ენერგიის შენარჩუნების კანონის ზოგიერთ ამოცანში, კაბელებს, რომლებითაც მოძრაობენ გარკვეული ობიექტები, შეიძლება ჰქონდეთ მასა (ანუ არ იყვნენ უწონო, როგორც უკვე შეჩვეული ხართ). ამ შემთხვევაში გასათვალისწინებელია ასევე ასეთი კაბელების გადაადგილების სამუშაო (კერძოდ, მათი სიმძიმის ცენტრები).

თუ უწონო ღეროთი დაკავშირებული ორი სხეული ბრუნავს ვერტიკალურ სიბრტყეში, მაშინ:

1. შეარჩიეთ ნულოვანი დონე პოტენციური ენერგიის გამოსათვლელად, მაგალითად, ბრუნვის ღერძის დონეზე ან ყველაზე დაბალი წერტილის დონეზე, სადაც მდებარეობს ერთ-ერთი დატვირთვა და გააკეთეთ ნახაზი;
2. დაწერილია მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი, რომელშიც მარცხენა მხარეს იწერება ორივე სხეულის კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამი საწყის სიტუაციაში, ხოლო საბოლოო ვითარებაში ორივე სხეულის კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამი. იწერება მარჯვენა მხარეს;
3. გაითვალისწინეთ, რომ სხეულების კუთხური სიჩქარეები ერთნაირია, მაშინ სხეულების წრფივი სიჩქარეები ბრუნვის რადიუსების პროპორციულია;
4. საჭიროების შემთხვევაში დაწერეთ ნიუტონის მეორე კანონი თითოეული სხეულისთვის ცალკე.

ჭურვის აფეთქება

ჭურვის გახეთქვის შემთხვევაში გამოიყოფა ფეთქებადი ენერგია. ამ ენერგიის საპოვნელად საჭიროა აფეთქებამდე ჭურვის მექანიკური ენერგია გამოვაკლოთ აფეთქების შემდეგ ფრაგმენტების მექანიკური ენერგიების ჯამს. ჩვენ ასევე გამოვიყენებთ იმპულსის კონსერვაციის კანონს, რომელიც დაწერილია კოსინუსების თეორემის სახით (ვექტორის მეთოდი) ან პროექციის სახით შერჩეულ ღერძებზე.

შეჯახება მძიმე ფირფიტასთან

მიეცით მძიმე ფირფიტისკენ, რომელიც მოძრაობს სიჩქარით ვ, მასის მსუბუქი ბურთი მოძრაობს მსისწრაფით uნ. ვინაიდან ბურთის იმპულსი გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე ფირფიტის იმპულსი, ფირფიტის სიჩქარე არ შეიცვლება დარტყმის შემდეგ და ის გააგრძელებს მოძრაობას იმავე სიჩქარით და იმავე მიმართულებით. ელასტიური ზემოქმედების შედეგად, ბურთი გადმოფრინდება ფირფიტიდან. აქ მნიშვნელოვანია ამის გაგება ბურთის სიჩქარე ფირფიტასთან შედარებით არ შეიცვლება. ამ შემთხვევაში, ბურთის საბოლოო სიჩქარისთვის ვიღებთ:

ამრიგად, ბურთის სიჩქარე დარტყმის შემდეგ გაზრდილია კედლის სიჩქარით ორჯერ. მსგავსი მსჯელობა იმ შემთხვევისთვის, როდესაც ბურთი და ფირფიტა ზემოქმედებამდე ერთი მიმართულებით მოძრაობდნენ, იწვევს იმ შედეგს, რომ ბურთის სიჩქარე ორჯერ მცირდება კედლის სიჩქარით:

ფიზიკასა და მათემატიკაში, სხვა საკითხებთან ერთად, უნდა აკმაყოფილებდეს სამი ძირითადი პირობა:

1. შეისწავლეთ ყველა თემა და შეავსეთ ყველა ტესტი და დავალება მოცემული სასწავლო მასალებში ამ საიტზე. ამისათვის თქვენ საერთოდ არაფერი გჭირდებათ, კერძოდ: ყოველდღიურად სამი-ოთხი საათი დაუთმოთ CT-სთვის მომზადებას ფიზიკასა და მათემატიკაში, თეორიის შესწავლასა და ამოცანების გადაჭრას. ფაქტია, რომ CT არის გამოცდა, სადაც საკმარისი არ არის მხოლოდ ფიზიკის ან მათემატიკის ცოდნა, თქვენ ასევე უნდა შეგეძლოთ სწრაფად და წარუმატებლად გადაჭრათ დიდი რაოდენობით პრობლემები სხვადასხვა თემებზე და სხვადასხვა სირთულის შესახებ. ამ უკანასკნელის სწავლა მხოლოდ ათასობით პრობლემის გადაჭრით შეიძლება.
2. ისწავლეთ ყველა ფორმულა და კანონი ფიზიკაში და ფორმულები და მეთოდები მათემატიკაში. სინამდვილეში, ამის გაკეთება ასევე ძალიან მარტივია, ფიზიკაში მხოლოდ 200-მდე აუცილებელი ფორმულაა, მათემატიკაში კი ცოტა ნაკლები. თითოეულ ამ საგანში არის დაახლოებით ათეული სტანდარტული მეთოდი სირთულის ძირითადი დონის პრობლემების გადასაჭრელად, რომელთა სწავლაც შესაძლებელია და, ამრიგად, სრულიად ავტომატურად და უპრობლემოდ, ციფრული ტრანსფორმაციის უმეტესი ნაწილი სწორ დროს გადაჭრით. ამის შემდეგ მხოლოდ ყველაზე რთულ ამოცანებზე მოგიწევთ ფიქრი.
3. დაესწარით ფიზიკასა და მათემატიკაში სარეპეტიციო ტესტირების სამივე ეტაპს. თითოეული RT შეიძლება ორჯერ მოინახულოს ორივე ვარიანტის გადასაჭრელად. ისევ DT-ზე, პრობლემების სწრაფად და ეფექტურად გადაჭრის შესაძლებლობისა და ფორმულების და მეთოდების ცოდნის გარდა, ასევე აუცილებელია დროის სწორად დაგეგმვა, ძალების გადანაწილება და რაც მთავარია პასუხის ფორმის სწორად შევსება. , არც პასუხებისა და ამოცანების რიცხვების და არც საკუთარი გვარის აღრევის გარეშე. ასევე, RT-ის დროს მნიშვნელოვანია შევეჩვიოთ დავალებებში კითხვების დასმის სტილს, რომელიც შეიძლება ძალიან უჩვეულო ჩანდეს DT-ზე მოუმზადებელი ადამიანისთვის.

ამ სამი პუნქტის წარმატებული, გულმოდგინე და პასუხისმგებელი განხორციელება საშუალებას მოგცემთ აჩვენოთ შესანიშნავი შედეგი CT-ზე, მაქსიმუმი, რისი უნარიც შეგიძლიათ.

იპოვეთ შეცდომა?

თუ თქვენ, როგორც მოგეჩვენებათ, იპოვნეთ შეცდომა სასწავლო მასალებში, გთხოვთ დაწეროთ ამის შესახებ ფოსტით. თქვენ ასევე შეგიძლიათ დაწეროთ შეცდომის შესახებ სოციალურ ქსელში (). წერილში მიუთითეთ საგანი (ფიზიკა ან მათემატიკა), თემის ან ტესტის დასახელება ან ნომერი, დავალების ნომერი ან ტექსტში (გვერდზე) ადგილი, სადაც თქვენი აზრით არის შეცდომა. ასევე აღწერეთ რა არის სავარაუდო შეცდომა. თქვენი წერილი შეუმჩნეველი არ დარჩება, შეცდომა ან გამოსწორდება, ან აგიხსნით, რატომ არ არის შეცდომა.

მოძრაობის ენერგეტიკული მახასიათებლების დასახასიათებლად შემოიღეს მექანიკური მუშაობის ცნება. და სწორედ მას ეძღვნება სტატია მის სხვადასხვა გამოვლინებებში. თემის გაგება ადვილიც არის და საკმაოდ რთულიც. ავტორი გულწრფელად ცდილობდა უფრო გასაგებად და გასაგებად გაეკეთებინა ის და მხოლოდ იმის იმედია, რომ მიზანი მიღწეულია.

რა არის მექანიკური მუშაობა?

Ამას რას ეძახიან? თუ რაიმე ძალა მოქმედებს სხეულზე და ამ ძალის მოქმედების შედეგად სხეული მოძრაობს, მაშინ ამას მექანიკური მუშაობა ეწოდება. სამეცნიერო ფილოსოფიის თვალსაზრისით მიდგომისას, აქ შეიძლება გამოიყოს რამდენიმე დამატებითი ასპექტი, მაგრამ სტატია განიხილავს თემას ფიზიკის თვალსაზრისით. მექანიკური მუშაობა არ არის რთული, თუ კარგად დაფიქრდებით აქ დაწერილ სიტყვებზე. მაგრამ სიტყვა "მექანიკური" ჩვეულებრივ არ იწერება და ყველაფერი მცირდება სიტყვა "მუშაობამდე". მაგრამ ყველა სამუშაო არ არის მექანიკური. აქ კაცი ზის და ფიქრობს. მუშაობს? გონებრივად დიახ! მაგრამ ეს მექანიკური სამუშაოა? არა. რა მოხდება, თუ ადამიანი დადის? თუ სხეული მოძრაობს ძალის გავლენის ქვეშ, მაშინ ეს არის მექანიკური მუშაობა. ყველაფერი მარტივია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სხეულზე მოქმედი ძალა ასრულებს (მექანიკურ) მუშაობას. და კიდევ ერთი რამ: ეს არის სამუშაო, რომელსაც შეუძლია დაახასიათოს გარკვეული ძალის მოქმედების შედეგი. ასე რომ, თუ ადამიანი დადის, მაშინ გარკვეული ძალები (ხახუნი, გრავიტაცია და ა.შ.) ასრულებენ ადამიანზე მექანიკურ მუშაობას და მათი მოქმედების შედეგად ადამიანი ცვლის ადგილს, ანუ მოძრაობს.

მუშაობა, როგორც ფიზიკური რაოდენობა, უდრის სხეულზე მოქმედ ძალას, გამრავლებული იმ გზაზე, რომელიც სხეულმა გაიარა ამ ძალის გავლენით და მის მიერ მითითებულ მიმართულებაზე. შეგვიძლია ვთქვათ, რომ მექანიკური მუშაობა კეთდებოდა, თუ ერთდროულად 2 პირობა დაკმაყოფილდებოდა: ძალა მოქმედებდა სხეულზე და ის მოძრაობდა მისი მოქმედების მიმართულებით. მაგრამ ეს არ შესრულდა ან არ შესრულდა, თუ ძალა მოქმედებდა და სხეულმა არ შეცვალა მდებარეობა კოორდინატულ სისტემაში. აქ არის მცირე მაგალითები, სადაც მექანიკური მუშაობა არ კეთდება:

1. ასე რომ, ადამიანს შეუძლია დაეცეს უზარმაზარ ლოდზე მისი გადასაადგილებლად, მაგრამ არ არის საკმარისი ძალა. ძალა მოქმედებს ქვაზე, მაგრამ ის არ მოძრაობს და მუშაობა არ ხდება.
2. სხეული მოძრაობს კოორდინატთა სისტემაში და ძალა ნულის ტოლია ან ყველა კომპენსირებულია. ეს შეიძლება შეინიშნოს ინერციული მოძრაობის დროს.
3. როდესაც მიმართულება, რომლითაც სხეული მოძრაობს, ძალის პერპენდიკულარულია. როდესაც მატარებელი მოძრაობს ჰორიზონტალურ ხაზზე, მიზიდულობის ძალა თავის საქმეს არ ასრულებს.

გარკვეული პირობებიდან გამომდინარე, მექანიკური მუშაობა შეიძლება იყოს უარყოფითი და დადებითი. ასე რომ, თუ მიმართულებები და ძალები და სხეულის მოძრაობები ერთნაირია, მაშინ დადებითი მუშაობა ხდება. პოზიტიური მუშაობის მაგალითია გრავიტაციის გავლენა წყლის ვარდნაზე. მაგრამ თუ მოძრაობის ძალა და მიმართულება საპირისპიროა, მაშინ ხდება უარყოფითი მექანიკური მუშაობა. ასეთი ვარიანტის მაგალითია ამაღლებული ბუშტი და გრავიტაცია, რომელიც უარყოფითად მოქმედებს. როდესაც სხეული ექვემდებარება რამდენიმე ძალის გავლენას, ასეთ სამუშაოს ეწოდება "შედეგობრივი ძალის მუშაობა".

პრაქტიკული გამოყენების მახასიათებლები (კინეტიკური ენერგია)

თეორიიდან პრაქტიკულ ნაწილზე გადავდივართ. ცალკე უნდა ვისაუბროთ მექანიკურ სამუშაოზე და მის გამოყენებაზე ფიზიკაში. როგორც ბევრს ახსოვდა, სხეულის მთელი ენერგია იყოფა კინეტიკურ და პოტენციურად. როდესაც ობიექტი წონასწორობაშია და არსად არ მოძრაობს, მისი პოტენციური ენერგია უდრის მთლიან ენერგიას, ხოლო კინეტიკური ენერგია ნულის ტოლია. როდესაც მოძრაობა იწყება, პოტენციური ენერგია იწყებს კლებას, კინეტიკური ენერგიის ზრდას, მაგრამ მთლიანობაში ისინი უდრის ობიექტის მთლიან ენერგიას. მატერიალური წერტილისთვის კინეტიკური ენერგია განისაზღვრება, როგორც იმ ძალის მუშაობა, რომელმაც დააჩქარა წერტილი ნულიდან H მნიშვნელობამდე, ხოლო ფორმულის სახით, სხეულის კინეტიკა არის ½ * M * H, სადაც M არის მასა. მრავალი ნაწილაკისგან შემდგარი ობიექტის კინეტიკური ენერგიის გასარკვევად, თქვენ უნდა იპოვოთ ნაწილაკების მთელი კინეტიკური ენერგიის ჯამი და ეს იქნება სხეულის კინეტიკური ენერგია.

პრაქტიკული გამოყენების მახასიათებლები (პოტენციური ენერგია)

იმ შემთხვევაში, როდესაც სხეულზე მოქმედი ყველა ძალა კონსერვატიულია, ხოლო პოტენციური ენერგია მთლიანის ტოლია, მაშინ სამუშაო არ კეთდება. ეს პოსტულატი ცნობილია როგორც მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი. დახურულ სისტემაში მექანიკური ენერგია მუდმივია დროის ინტერვალში. კონსერვაციის კანონი ფართოდ გამოიყენება კლასიკური მექანიკის პრობლემების გადასაჭრელად.

პრაქტიკული გამოყენების მახასიათებლები (თერმოდინამიკა)

თერმოდინამიკაში, გაზის მიერ შესრულებული სამუშაო გაფართოების დროს გამოითვლება წნევის ინტეგრალით გამრავლებული მოცულობაზე. ეს მიდგომა გამოიყენება არა მხოლოდ იმ შემთხვევებში, როდესაც არსებობს მოცულობის ზუსტი ფუნქცია, არამედ ყველა პროცესისთვის, რომელიც შეიძლება იყოს ნაჩვენები წნევის/მოცულობის სიბრტყეში. მექანიკური მუშაობის ცოდნა ასევე გამოიყენება არა მხოლოდ გაზებზე, არამედ ყველაფერზე, რომელსაც შეუძლია ზეწოლა მოახდინოს.

პრაქტიკაში გამოყენების თავისებურებები (თეორიული მექანიკა)

თეორიულ მექანიკაში, ზემოთ აღწერილი ყველა თვისება და ფორმულა უფრო დეტალურად არის განხილული, კერძოდ, ეს არის პროგნოზები. იგი ასევე აძლევს საკუთარ განმარტებას მექანიკური მუშაობის სხვადასხვა ფორმულებისთვის (რიმერის ინტეგრალის განმარტების მაგალითი): ზღვარს, რომლისკენაც მიდის ელემენტარული სამუშაოს ყველა ძალის ჯამი, როდესაც დანაყოფის სისუფთავე ნულისკენ მიისწრაფვის, ეწოდება ძალის მუშაობა მრუდის გასწვრივ. ალბათ რთულია? მაგრამ არაფერი, თეორიული მექანიკით ყველაფერი. დიახ, და დასრულდა ყველა მექანიკური სამუშაო, ფიზიკა და სხვა სირთულეები. შემდგომში იქნება მხოლოდ მაგალითები და დასკვნა.

მექანიკური სამუშაო ერთეულები

SI იყენებს ჯოულებს სამუშაოს გასაზომად, ხოლო GHS იყენებს ერგებს:

1. 1 J = 1 კგ მ²/წმ² = 1 ნმ
2. 1 ერგი = 1 გ სმ²/ს² = 1 დინე სმ
3. 1 ერგ = 10 −7 ჯ

მექანიკური მუშაობის მაგალითები

იმისათვის, რომ საბოლოოდ გაიგოთ ისეთი კონცეფცია, როგორიცაა მექანიკური მუშაობა, თქვენ უნდა შეისწავლოთ რამდენიმე ცალკეული მაგალითი, რომელიც საშუალებას მოგცემთ განიხილოთ იგი მრავალი, მაგრამ არა ყველა მხრიდან:

1. როდესაც ადამიანი ქვას ხელებით ასწევს, მაშინ ხდება მექანიკური მუშაობა ხელების კუნთოვანი სიძლიერის დახმარებით;
2. როდესაც მატარებელი ლიანდაგზე მოძრაობს, მას აზიდავს ტრაქტორის წევის ძალა (ელექტროლოკომოტივი, დიზელის ლოკომოტივი და სხვ.);
3. თუ აიღებთ იარაღს და ისვრით მისგან, მაშინ იმ წნევის ძალის წყალობით, რომელსაც ფხვნილის გაზები შექმნიან, სამუშაო შესრულდება: ტყვია გადაადგილდება თოფის ლულის გასწვრივ იმავდროულად, როდესაც თავად ტყვიის სიჩქარე იზრდება. ;
4. ასევე არსებობს მექანიკური მუშაობა, როდესაც ხახუნის ძალა მოქმედებს სხეულზე, რაც აიძულებს შეამციროს მისი მოძრაობის სიჩქარე;
5. ზემოთ მოყვანილი მაგალითი ბურთებთან დაკავშირებით, როდესაც ისინი აწევენ საპირისპირო მიმართულებით მიზიდულობის მიმართულებასთან მიმართებაში, ასევე არის მექანიკური მუშაობის მაგალითი, მაგრამ გრავიტაციის გარდა, არქიმედეს ძალა ასევე მოქმედებს, როდესაც ყველაფერი ჰაერზე მსუბუქია.

რა არის ძალა?

ბოლოს მინდა შევეხო ძალაუფლების თემას. ძალის მიერ დროის ერთ ერთეულში შესრულებულ სამუშაოს სიმძლავრე ეწოდება. სინამდვილეში, სიმძლავრე არის ისეთი ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც არის სამუშაოს თანაფარდობის ასახვა დროის გარკვეულ პერიოდთან, რომლის დროსაც ეს სამუშაო შესრულდა: M = P / B, სადაც M არის ძალა, P არის სამუშაო, B არის დრო. სიმძლავრის SI ერთეული არის 1 ვატი. ვატი უდრის სიმძლავრეს, რომელიც ასრულებს ერთი ჯოულის მუშაობას ერთ წამში: 1 W = 1J \ 1s.