თემის „როგორ ფასდება სამუშაო“ გამოვლენამდე საჭიროა მცირე დიგრესიის გაკეთება. ამ სამყაროში ყველაფერი ემორჩილება ფიზიკის კანონებს. თითოეული პროცესი ან ფენომენი შეიძლება აიხსნას ფიზიკის გარკვეული კანონების საფუძველზე. ყოველი გაზომვადი სიდიდესთვის 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 მიღებულ 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 მასა არის 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

თუ სხეულზე ძალა მოქმედებს, მაშინ ეს ძალა მოქმედებს ამ სხეულის გადასაადგილებლად. სანამ მატერიალური წერტილის მრუდი მოძრაობაში სამუშაოს განმარტებას მივცემთ, განიხილეთ სპეციალური შემთხვევები:

ამ შემთხვევაში, მექანიკური მუშაობა ა უდრის:

ა= F s cos=
,

ან A=Fcos× s = F ს × ს ,

სადაცფ ს - პროექტირება ძალა მოძრაობა. Ამ შემთხვევაში ფ ს = კონსტ, და ნაწარმოების გეომეტრიული მნიშვნელობა აარის კოორდინატებში აგებული ოთხკუთხედის ფართობი ფ ს , , ს.

ავაშენოთ მოძრაობის მიმართულებაზე ძალის პროექციის გრაფიკი ფ სგადაადგილების ფუნქციად ს. ჩვენ წარმოვადგენთ მთლიან გადაადგილებას, როგორც n მცირე გადაადგილების ჯამს
. პატარასთვის მე - გადაადგილება
სამუშაო არის

ან დაჩრდილული ტრაპეციის ფართობი ფიგურაში.

სრული მექანიკური სამუშაო წერტილიდან გადასაადგილებლად 1 ზუსტად 2 ტოლი იქნება:

.

ინტეგრალის ქვეშ არსებული მნიშვნელობა წარმოადგენს ელემენტარულ სამუშაოს უსასრულოდ მცირე გადაადგილებაზე
:

- ძირითადი სამუშაო.

ჩვენ ვარღვევთ მატერიალური წერტილის მოძრაობის ტრაექტორიას უსასრულოდ მცირე გადაადგილებად და ძალის მუშაობა მატერიალური წერტილის წერტილიდან გადაადგილებით 1 ზუსტად 2 განისაზღვრება, როგორც მრუდი ინტეგრალი:

–მუშაობა მრუდი მოძრაობით.

მაგალითი 1: სიმძიმის მუშაობა
მატერიალური წერტილის მრუდი მოძრაობის დროს.

.

Უფრო როგორც მუდმივი მნიშვნელობა შეიძლება ამოღებულ იქნას ინტეგრალური ნიშნიდან და ინტეგრალი ფიგურის მიხედვით წარმოადგენს სრულ გადაადგილებას . .

თუ წერტილის სიმაღლეს აღვნიშნავთ 1 დედამიწის ზედაპირიდან გავლით და წერტილის სიმაღლე 2 მეშვეობით , მაშინ

ჩვენ ვხედავთ, რომ ამ შემთხვევაში სამუშაო განისაზღვრება მატერიალური წერტილის პოზიციით დროის საწყის და ბოლო მომენტებში და არ არის დამოკიდებული ტრაექტორიის ან ბილიკის ფორმაზე. დახურულ გზაზე გრავიტაციის მიერ შესრულებული სამუშაო ნულის ტოლია:
.

ძალებს, რომელთა მუშაობა დახურულ გზაზე არის ნული, ეწოდებაკონსერვატიული .

მაგალითი 2 : ხახუნის ძალის მუშაობა.

ეს არის არაკონსერვატიული ძალის მაგალითი. ამის საჩვენებლად საკმარისია გავითვალისწინოთ ხახუნის ძალის ელემენტარული მუშაობა:

,

იმათ. ხახუნის ძალის მუშაობა ყოველთვის უარყოფითია და არ შეიძლება იყოს ნულის ტოლი ჩაკეტილ გზაზე. დროის ერთეულზე შესრულებულ სამუშაოს ეწოდება ძალა. თუ დროულად
სამუშაო შესრულებულია
, მაშინ ძალა არის

–მექანიკური ძალა.

აღება
როგორც

,

ჩვენ ვიღებთ გამოხატვას ძალაუფლებისთვის:

.

SI მუშაობის ერთეული არის ჯოული:
= 1 J = 1 N 1 მ, ხოლო სიმძლავრის ერთეული არის ვატი: 1 W = 1 J / s.

მექანიკური ენერგია.

ენერგია არის ყველა სახის მატერიის ურთიერთქმედების მოძრაობის ზოგადი რაოდენობრივი საზომი. ენერგია არ ქრება და არ წარმოიქმნება არაფრისგან: ის მხოლოდ ერთი ფორმიდან მეორეში გადადის. ენერგიის კონცეფცია აერთიანებს ბუნების ყველა ფენომენს. მატერიის მოძრაობის სხვადასხვა ფორმის შესაბამისად განიხილება ენერგიის სხვადასხვა სახეობა - მექანიკური, შიდა, ელექტრომაგნიტური, ბირთვული და ა.შ.

ენერგიისა და მუშაობის ცნებები მჭიდრო კავშირშია ერთმანეთთან. ცნობილია, რომ სამუშაოები ენერგეტიკული რეზერვის ხარჯზე ხდება და პირიქით, სამუშაოს შესრულებით, ნებისმიერ მოწყობილობაში შესაძლებელია ენერგიის რეზერვის გაზრდა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სამუშაო არის ენერგიის ცვლილების რაოდენობრივი საზომი:

.

ენერგია ისევე როგორც მუშაობა SI-ში იზომება ჯოულებში: [ ე]=1 ჯ.

მექანიკური ენერგია ორგვარია - კინეტიკური და პოტენციური.

Კინეტიკური ენერგია (ან მოძრაობის ენერგია) განისაზღვრება განხილული სხეულების მასებითა და სიჩქარით. განვიხილოთ მატერიალური წერტილი, რომელიც მოძრაობს ძალის მოქმედებით . ამ ძალის მოქმედება ზრდის მატერიალური წერტილის კინეტიკურ ენერგიას
. მოდით გამოვთვალოთ ამ შემთხვევაში კინეტიკური ენერგიის მცირე ზრდა (დიფერენციალი):

გაანგარიშებისას
ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენებით
, ისევე, როგორც
- მატერიალური წერტილის სიჩქარის მოდული. მერე
შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც:

-

- მოძრავი მატერიალური წერტილის კინეტიკური ენერგია.

ამ გამოთქმის გამრავლება და გაყოფა
და იმის გათვალისწინებით, რომ
, ვიღებთ

-

- ურთიერთობა მოძრავი მატერიალური წერტილის იმპულსსა და კინეტიკურ ენერგიას შორის.

Პოტენციური ენერგია (ან სხეულების პოზიციის ენერგია) განისაზღვრება სხეულზე კონსერვატიული ძალების მოქმედებით და დამოკიდებულია მხოლოდ სხეულის პოზიციაზე. .

ჩვენ ვნახეთ, რომ გრავიტაციის მუშაობა
მატერიალური წერტილის მრუდი მოძრაობით
შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც სხვაობა ფუნქციის მნიშვნელობებს შორის
წერტილში გადაღებული 1 და წერტილში 2 :

.

გამოდის, რომ როცა ძალები კონსერვატიულები არიან, ამ ძალების მუშაობა გზაშია 1
2 შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც:

.

ფუნქცია , რომელიც დამოკიდებულია მხოლოდ სხეულის პოზიციაზე - პოტენციური ენერგია ეწოდება.

შემდეგ ელემენტარული სამუშაოსთვის ვიღებთ

–სამუშაო უდრის პოტენციური ენერგიის დაკარგვას.

წინააღმდეგ შემთხვევაში, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ სამუშაოები შესრულებულია პოტენციური ენერგიის რეზერვის გამო.

ღირებულება ნაწილაკების კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამის ტოლია, სხეულის მთლიანი მექანიკური ენერგია:

–სხეულის მთლიანი მექანიკური ენერგია.

დასასრულს, ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენებით
, კინეტიკური ენერგიის დიფერენციალი
შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც:

.

პოტენციური ენერგიის დიფერენციალი
როგორც ზემოთ აღინიშნა, უდრის:

.

ამრიგად, თუ ძალა არის კონსერვატიული ძალა და არ არსებობს სხვა გარე ძალები, მაშინ , ე.ი. ამ შემთხვევაში, სხეულის მთლიანი მექანიკური ენერგია შენარჩუნებულია.

მექანიკური მუშაობა. სამუშაო ერთეულები.

ყოველდღიურ ცხოვრებაში, "სამუშაოს" კონცეფციის ქვეშ ჩვენ გვესმის ყველაფერი.

ფიზიკაში, კონცეფცია Სამუშაოგარკვეულწილად განსხვავებული. ეს არის გარკვეული ფიზიკური რაოდენობა, რაც ნიშნავს, რომ მისი გაზომვა შესაძლებელია. ფიზიკაში სწავლა უპირველეს ყოვლისა მექანიკური მუშაობა .

განვიხილოთ მექანიკური მუშაობის მაგალითები.

მატარებელი მოძრაობს ელექტრული ლოკომოტივის წევის ძალის მოქმედებით, მექანიკური სამუშაოს შესრულებისას. თოფის გასროლისას, ფხვნილის გაზების წნევის ძალა მოქმედებს - ის ტყვიას ლულის გასწვრივ მოძრაობს, ხოლო ტყვიის სიჩქარე იზრდება.

ამ მაგალითებიდან ჩანს, რომ მექანიკური მუშაობა კეთდება, როდესაც სხეული მოძრაობს ძალის მოქმედებით. მექანიკური მუშაობა ასევე ტარდება იმ შემთხვევაში, როდესაც სხეულზე მოქმედი ძალა (მაგალითად, ხახუნის ძალა) ამცირებს მისი მოძრაობის სიჩქარეს.

კაბინეტის გადატანის სურვილით ვაჭერთ მასზე ძალით, მაგრამ თუ ერთდროულად არ მოძრაობს, მაშინ არ ვასრულებთ მექანიკურ სამუშაოებს. შეიძლება წარმოვიდგინოთ შემთხვევა, როდესაც სხეული მოძრაობს ძალების მონაწილეობის გარეშე (ინერციით), ამ შემთხვევაში ასევე არ ხდება მექანიკური მუშაობა.

Ისე, მექანიკური მუშაობა კეთდება მხოლოდ მაშინ, როცა სხეულზე ძალა მოქმედებს და ის მოძრაობს .

ადვილი გასაგებია, რომ რაც უფრო დიდია სხეულზე მოქმედი ძალა და რაც უფრო გრძელია გზა, რომელსაც სხეული გადის ამ ძალის მოქმედების ქვეშ, მით უფრო დიდია შესრულებული სამუშაო.

მექანიკური მუშაობა პირდაპირპროპორციულია გამოყენებული ძალისა და პირდაპირპროპორციულია გავლილი მანძილისა. .

ამიტომ, ჩვენ შევთანხმდით, რომ გავზომოთ მექანიკური სამუშაო ძალის ნამრავლით და ამ ძალის ამ მიმართულებით გავლილი ბილიკით:

სამუშაო = ძალა × გზა

სადაც მაგრამ- Სამუშაო, ფ- ძალა და ს- განვლილი მანძილი.

სამუშაო ერთეული არის სამუშაო, რომელიც შესრულებულია 1 ნ ძალით 1 მ ბილიკზე.

სამუშაო ერთეული - ჯოული (ჯ ) ინგლისელი მეცნიერის ჯოულის სახელს ატარებს. ამრიგად,

1 J = 1N მ.

ასევე გამოიყენება კილოჯოულები (კჯ) .

1 კჯ = 1000 ჯ.

ფორმულა A = Fsგამოიყენება, როდესაც ძალა ფმუდმივია და ემთხვევა სხეულის მოძრაობის მიმართულებას.

თუ ძალის მიმართულება ემთხვევა სხეულის მოძრაობის მიმართულებას, მაშინ ეს ძალა დადებითად მოქმედებს.

თუ სხეულის მოძრაობა ხდება გამოყენებული ძალის მიმართულების საპირისპირო მიმართულებით, მაგალითად, მოცურების ხახუნის ძალა, მაშინ ეს ძალა ახდენს უარყოფით მუშაობას.

თუ სხეულზე მოქმედი ძალის მიმართულება პერპენდიკულარულია მოძრაობის მიმართულებაზე, მაშინ ეს ძალა არ მუშაობს, სამუშაო არის ნული:

სამომავლოდ, მექანიკურ სამუშაოზე საუბრისას, მოკლედ ერთი სიტყვით დავარქმევთ - სამუშაო.

მაგალითი. გამოთვალეთ შესრულებული სამუშაო 0,5 მ3 მოცულობის გრანიტის ფილის 20 მ სიმაღლეზე აწევისას, გრანიტის სიმკვრივეა 2500 კგ/მ 3.

მოცემული:

ρ \u003d 2500 კგ / მ 3

გადაწყვეტილება:

სადაც F არის ძალა, რომელიც უნდა იქნას გამოყენებული ფირფიტის თანაბრად ასაწევად. ეს ძალა მოდულით ტოლია ფირფიტაზე მოქმედი ძაფის Fstrand-ის ძალისა, ანუ F = Fstrand. ხოლო მიზიდულობის ძალა შეიძლება განისაზღვროს ფირფიტის მასით: ფტიაჟ = გმ. ჩვენ ვიანგარიშებთ ფილის მასას, ვიცით მისი მოცულობა და გრანიტის სიმკვრივე: m = ρV; s = h, ანუ ბილიკი უდრის აღმართის სიმაღლეს.

ასე რომ, m = 2500 კგ/მ3 0,5 მ3 = 1250 კგ.

F = 9,8 ნ/კგ 1250 კგ ≈ 12250 ნ.

A = 12,250 N 20 m = 245,000 J = 245 kJ.

უპასუხე: A = 245 კჯ.

ბერკეტები.ძალა.ენერგია

სხვადასხვა ძრავას სხვადასხვა დრო სჭირდება ერთი და იგივე სამუშაოს შესასრულებლად. მაგალითად, სამშენებლო მოედანზე ამწე რამდენიმე წუთში ასობით აგურს შენობის ბოლო სართულზე აწევს. თუ მუშა ამ აგურის გადატანას აპირებს, ამას რამდენიმე საათი დასჭირდება. Სხვა მაგალითი. ცხენს შეუძლია ჰექტარი მიწის ხვნა 10-12 საათში, ხოლო ტრაქტორს მრავალწლიან გუთანით ( გუთანი- გუთანის ნაწილი, რომელიც ქვემოდან ჭრის მიწის ფენას და გადააქვს ნაგავსაყრელზე; multi-share - ბევრი გაზიარება), ეს სამუშაო შესრულდება 40-50 წუთის განმავლობაში.

გასაგებია, რომ ამწე იგივე საქმეს მუშაზე სწრაფად აკეთებს, ტრაქტორი კი ცხენზე სწრაფად. მუშაობის სიჩქარე ხასიათდება სპეციალური მნიშვნელობით, რომელსაც ეწოდება სიმძლავრე.

სიმძლავრე უდრის სამუშაოს თანაფარდობას იმ დროს, რომლისთვისაც იგი დასრულდა.

სიმძლავრის გამოსათვლელად საჭიროა სამუშაოს გაყოფა იმ დროზე, რომლის დროსაც ეს სამუშაო კეთდება.ძალა = სამუშაო / დრო.

სადაც ნ- ძალა, ა- Სამუშაო, ტ- შესრულებული სამუშაოს დრო.

სიმძლავრე არის მუდმივი მნიშვნელობა, როდესაც ერთი და იგივე სამუშაო კეთდება ყოველ წამზე, სხვა შემთხვევებში თანაფარდობა ა/ტგანსაზღვრავს საშუალო სიმძლავრეს:

ნ cf = ა/ტ . სიმძლავრის ერთეული მიღებულ იქნა სიმძლავრედ, რომლითაც J-ში მუშაობა კეთდება 1 წამში.

ამ ერთეულს ეწოდება ვატი ( სამ) კიდევ ერთი ინგლისელი მეცნიერის უოტის პატივსაცემად.

1 ვატი = 1 ჯოული / 1 წამი, ან 1 W = 1 J/s.

ვატი (ჯული წამში) - W (1 ჯ/წმ).

უფრო დიდი სიმძლავრის ერთეულები ფართოდ გამოიყენება ინჟინერიაში - კილოვატი (კვტ), მეგავატი (MW) .

1 მეგავატი = 1 000 000 ვტ

1 კვტ = 1000 ვტ

1 მვტ = 0,001 ვტ

1 W = 0.000001 MW

1 W = 0,001 კვტ

1 W = 1000 mW

მაგალითი. იპოვეთ კაშხლით გამავალი წყლის დინების სიმძლავრე, თუ წყლის ვარდნის სიმაღლეა 25 მ, ხოლო ნაკადის სიჩქარე წუთში 120 მ3.

მოცემული:

ρ = 1000 კგ/მ3

გადაწყვეტილება:

ჩამოვარდნილი წყლის მასა: m = ρV,

მ = 1000 კგ/მ3 120 მ3 = 120 000 კგ (12 104 კგ).

წყალზე მოქმედი სიმძიმის ძალა:

F = 9,8 მ/წმ2 120,000 კგ ≈ 1,200,000 N (12 105 N)

შესრულებული სამუშაო წუთში:

A - 1,200,000 N 25 m = 30,000,000 J (3 107 J).

ნაკადის სიმძლავრე: N = A/t,

N = 30,000,000 J / 60 s = 500,000 W = 0.5 MW.

უპასუხე: N = 0,5 მვტ.

სხვადასხვა ძრავებს აქვთ სიმძლავრე, რომელიც მერყეობს მეასედი და მეათედი კილოვატიდან (ელექტრული საპარსის ძრავა, საკერავი მანქანა) ასობით ათასი კილოვატამდე (წყლის და ორთქლის ტურბინები).

ცხრილი 5

ზოგიერთი ძრავის სიმძლავრე, კვტ.

თითოეულ ძრავას აქვს ფირფიტა (ძრავის პასპორტი), რომელიც შეიცავს გარკვეულ მონაცემებს ძრავის შესახებ, მისი სიმძლავრის ჩათვლით.

ნორმალურ სამუშაო პირობებში ადამიანის სიმძლავრე საშუალოდ 70-80 ვატია. ხტუნვისას, კიბეებზე სირბილით ადამიანს შეუძლია განავითაროს სიმძლავრე 730 ვატამდე, ზოგიერთ შემთხვევაში კი მეტიც.

N = A/t ფორმულიდან გამომდინარეობს, რომ

სამუშაოს გამოსათვლელად, თქვენ უნდა გაამრავლოთ სიმძლავრე იმ დროზე, რომლის დროსაც ეს სამუშაო შესრულდა.

მაგალითი. ოთახის ვენტილატორის სიმძლავრე 35 ვატია. რამდენ სამუშაოს აკეთებს 10 წუთში?

დავწეროთ პრობლემის მდგომარეობა და მოვაგვაროთ.

მოცემული:

გადაწყვეტილება:

A = 35 W * 600 s = 21,000 W * s = 21,000 J = 21 kJ.

უპასუხე ა= 21 კჯ.

მარტივი მექანიზმები.

უხსოვარი დროიდან ადამიანი იყენებს სხვადასხვა მოწყობილობებს მექანიკური სამუშაოების შესასრულებლად.

ყველამ იცის, რომ მძიმე საგნის (ქვა, კარადა, მანქანა), რომლის გადაადგილებაც ხელით შეუძლებელია, გადაადგილება საკმაოდ გრძელი ჯოხით – ბერკეტით შეიძლება.

ამ დროისთვის, ითვლება, რომ ბერკეტების დახმარებით სამი ათასი წლის წინ, ძველ ეგვიპტეში პირამიდების მშენებლობის დროს, მძიმე ქვის ფილები გადაიტანეს და აიყვანეს დიდ სიმაღლეზე.

ხშირ შემთხვევაში, მძიმე ტვირთის გარკვეულ სიმაღლეზე აწევის ნაცვლად, შესაძლებელია მისი დახრილი სიბრტყეზე იმავე სიმაღლეზე გახვევა ან აწევა ან ბლოკებით აწევა.

დენის გარდაქმნისთვის გამოყენებული მოწყობილობები ე.წ მექანიზმები .

მარტივი მექანიზმები მოიცავს: ბერკეტებს და მის სახეობებს - ბლოკი, კარიბჭე; დახრილი თვითმფრინავი და მისი ჯიშები - სოლი, ხრახნი. უმეტეს შემთხვევაში, მარტივი მექანიზმები გამოიყენება სიძლიერის მომატების მისაღებად, ანუ სხეულზე მოქმედი ძალის რამდენჯერმე გაზრდის მიზნით.

მარტივი მექანიზმები გვხვდება როგორც საყოფაცხოვრებო, ისე ყველა რთულ ქარხნულ და ქარხნულ მანქანებში, რომლებიც ჭრიან, ახვევენ და ჭედებენ ფოლადის დიდ ფურცლებს ან ხაზავენ საუკეთესო ძაფებს, საიდანაც შემდეგ მზადდება ქსოვილები. იგივე მექანიზმები გვხვდება თანამედროვე კომპლექსურ ავტომატებში, ბეჭდვისა და მთვლელის მანქანებში.

Ბერკეტი. ძალთა ბალანსი ბერკეტზე.

განვიხილოთ უმარტივესი და ყველაზე გავრცელებული მექანიზმი - ბერკეტი.

ბერკეტი არის ხისტი სხეული, რომელსაც შეუძლია ბრუნოს ფიქსირებული საყრდენის გარშემო.

ნახატები გვიჩვენებს, თუ როგორ იყენებს მუშა ბორბალს ტვირთის ბერკეტად ასაწევად. პირველ შემთხვევაში მუშა ძალით ფაჭერს ყელსაბამს ბ, მეორეში - ამაღლებს ბოლოს ბ.

მუშამ უნდა გადალახოს ტვირთის წონა პ- ვერტიკალურად ქვევით მიმართული ძალა. ამისათვის ის ატრიალებს ღერძს ერთადერთი ღერძის გარშემო უმოძრაოწყვეტის წერტილი - მისი საყრდენი წერტილი ო. ძალის ფ, რომლითაც მუშა მოქმედებს ბერკეტზე, ნაკლები ძალა პ, ასე რომ მუშა იღებს სიძლიერის მომატება. ბერკეტის დახმარებით ისეთი მძიმე ტვირთის აწევა შეგიძლია, რომ დამოუკიდებლად ვერ აწიო.

ნახატზე ნაჩვენებია ბერკეტი, რომლის ბრუნვის ღერძი არის ო(საყრდენი წერტილი) მდებარეობს ძალების გამოყენების წერტილებს შორის მაგრამდა AT. მეორე ფიგურა გვიჩვენებს ამ ბერკეტის დიაგრამას. ორივე ძალა ფ 1 და ფბერკეტზე მოქმედი 2 მიმართულია იმავე მიმართულებით.

უმოკლეს მანძილს საყრდენ პუნქტსა და სწორ ხაზს შორის, რომლის გასწვრივაც ძალა მოქმედებს ბერკეტზე, ეწოდება ძალის მკლავი.

ძალის მხრის საპოვნელად აუცილებელია პერპენდიკულარის დაწევა საყრდენი წერტილიდან ძალის მოქმედების ხაზამდე.

ამ პერპენდიკულარულის სიგრძე იქნება ამ ძალის მხრები. ფიგურა აჩვენებს ამას OA- მხრის სიმტკიცე ფ 1; OV- მხრის სიმტკიცე ფ 2. ბერკეტზე მოქმედ ძალებს შეუძლიათ მისი ბრუნვა ღერძის გარშემო ორი მიმართულებით: საათის ისრის მიმართულებით ან საათის ისრის საწინააღმდეგოდ. დიახ, ძალა ფ 1 აბრუნებს ბერკეტს საათის ისრის მიმართულებით და ძალა ფ 2 ატრიალებს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ.

მდგომარეობა, რომლის დროსაც ბერკეტი წონასწორობაშია მასზე გამოყენებული ძალების მოქმედებით, შეიძლება დადგინდეს ექსპერიმენტულად. ამავდროულად, უნდა გვახსოვდეს, რომ ძალის მოქმედების შედეგი დამოკიდებულია არა მხოლოდ მის რიცხობრივ მნიშვნელობაზე (მოდულზე), არამედ იმ წერტილზე, სადაც იგი გამოიყენება სხეულზე, ან როგორ არის მიმართული.

საყრდენი წერტილის ორივე მხარეს ბერკეტიდან (იხ. ნახ.) დაკიდებულია სხვადასხვა წონა ისე, რომ ყოველ ჯერზე ბერკეტი დარჩეს წონასწორობაში. ბერკეტზე მოქმედი ძალები უდრის ამ დატვირთვების წონას. თითოეული შემთხვევისთვის იზომება ძალების მოდულები და მათი მხრები. 154-ზე ნაჩვენები გამოცდილებიდან ჩანს, რომ ძალა 2 ჰაბალანსებს ძალას 4 ჰ. ამ შემთხვევაში, როგორც ნახატიდან ჩანს, ნაკლები ძალის მხარზე 2-ჯერ დიდია დიდი ძალის მხარზე.

ასეთი ექსპერიმენტების საფუძველზე დადგინდა ბერკეტის ბალანსის პირობა (წესი).

ბერკეტი წონასწორობაშია, როდესაც მასზე მოქმედი ძალები უკუპროპორციულია ამ ძალების მხრებთან.

ეს წესი შეიძლება დაიწეროს ფორმულის სახით:

ფ 1/ფ 2 = ლ 2/ ლ 1 ,

სადაც ფ 1დაფ 2 - ბერკეტზე მოქმედი ძალები, ლ 1დალ 2 , - ამ ძალების მხრები (იხ. ნახ.).

ბერკეტის ბალანსის წესი დაადგინა არქიმედესმა დაახლოებით 287-212 წლებში. ძვ.წ ე. (მაგრამ ბოლო აბზაცში არ იყო ნათქვამი, რომ ბერკეტები ეგვიპტელებს ხმარობდნენ? ან აქ სიტყვა "დამკვიდრებული" მნიშვნელოვანია?)

ამ წესიდან გამომდინარეობს, რომ უფრო მცირე ძალის დაბალანსება შესაძლებელია უფრო დიდი ძალის ბერკეტით. დაე, ბერკეტის ერთი მკლავი იყოს 3-ჯერ დიდი ვიდრე მეორე (იხ. ნახ.). შემდეგ B წერტილში, მაგალითად, 400 ნ ძალის გამოყენებით, შესაძლებელია 1200 ნ მასის ქვის აწევა. კიდევ უფრო მძიმე ტვირთის ასაწევად აუცილებელია ბერკეტის მკლავის სიგრძის გაზრდა, რომელზეც მოქმედებს მუშაკი.

მაგალითი. ბერკეტის გამოყენებით მუშა ასწევს 240 კგ წონის ფილას (იხ. სურ. 149). რა ძალას მიმართავს ის ბერკეტის უფრო დიდ მკლავზე, რომელიც არის 2,4 მ, თუ პატარა მკლავი არის 0,6 მ?

მოდით დავწეროთ პრობლემის მდგომარეობა და მოვაგვაროთ იგი.

მოცემული:

გადაწყვეტილება:

ბერკეტის წონასწორობის წესის მიხედვით, F1/F2 = l2/l1, საიდანაც F1 = F2 l2/l1, სადაც F2 = P არის ქვის წონა. ქვის წონა ასდ = გმ, F = 9,8 N 240 კგ ≈ 2400 N

შემდეგ, F1 = 2400 N 0.6 / 2.4 = 600 N.

უპასუხე: F1 = 600 ნ.

ჩვენს მაგალითში მუშა გადალახავს 2400 ნ ძალას ბერკეტზე 600 ნ ძალის გამოყენებით. მაგრამ ამავე დროს მხრები, რომლებზეც მუშა მოქმედებს, 4-ჯერ გრძელია ვიდრე ქვის წონა. ( ლ 1 : ლ 2 = 2,4 მ: 0,6 მ = 4).

ბერკეტის წესის გამოყენებით, მცირე ძალას შეუძლია დააბალანსოს უფრო დიდი ძალა. ამ შემთხვევაში, უფრო მცირე ძალის მხრი უფრო გრძელი უნდა იყოს ვიდრე დიდი ძალის მხარზე.

ძალაუფლების მომენტი.

თქვენ უკვე იცით ბერკეტის ბალანსის წესი:

ფ 1 / ფ 2 = ლ 2 / ლ 1 ,

პროპორციის თვისების გამოყენებით (მისი უკიდურესი წევრების ნამრავლი ტოლია მისი შუა წევრების ნამრავლის), ჩვენ ვწერთ მას ამ ფორმით:

ფ 1ლ 1 = ფ 2 ლ 2 .

განტოლების მარცხენა მხარეს არის ძალის ნამრავლი ფ 1 მის მხარზე ლ 1, ხოლო მარჯვნივ - ძალის პროდუქტი ფ 2 მხარზე ლ 2 .

სხეულისა და მისი მკლავის ბრუნვის ძალის მოდულის ნამრავლი ეწოდება ძალის მომენტი; იგი აღინიშნება ასო M-ით. ასე რომ,

ბერკეტი წონასწორობაშია ორი ძალის მოქმედებით, თუ მისი მობრუნების ძალის მომენტი საათის ისრის მიმართულებით მობრუნების ძალის მომენტის ტოლია.

ამ წესს ე.წ მომენტის წესი , შეიძლება დაიწეროს ფორმულის სახით:

M1 = M2

მართლაც, ჩვენ განვიხილეთ ექსპერიმენტში (§ 56) მოქმედი ძალები ტოლი იყო 2 N და 4 N, მათი მხრები, შესაბამისად, იყო 4 და 2 ბერკეტის წნევა, ანუ ამ ძალების მომენტები იგივეა, როდესაც ბერკეტი წონასწორობაშია.

ძალის მომენტი, ისევე როგორც ნებისმიერი ფიზიკური სიდიდე, შეიძლება გაიზომოს. 1 N ძალის მომენტი აღებულია ძალის მომენტის ერთეულად, რომლის მხრი არის ზუსტად 1 მ.

ამ ერთეულს ე.წ ნიუტონმეტრი (N მ).

ძალის მომენტი ახასიათებს ძალის მოქმედებას და აჩვენებს, რომ იგი ერთდროულად დამოკიდებულია ძალის მოდულზე და მის მხარზე. მართლაც, ჩვენ უკვე ვიცით, მაგალითად, რომ კარზე ძალის მოქმედება დამოკიდებულია როგორც ძალის მოდულზე, ასევე იმაზე, თუ სად გამოიყენება ძალა. კარის შემობრუნება უფრო ადვილია, რაც უფრო შორს არის ბრუნვის ღერძიდან მასზე მოქმედი ძალა. სჯობს თხილი გაშალოთ გრძელი ქანჩით, ვიდრე მოკლე. რაც უფრო ადვილია ჭაბურღილიდან ვედროს ამოღება, მით უფრო გრძელია ჭიშკრის სახელური და ა.შ.

ბერკეტები ტექნოლოგიაში, ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ბუნებაში.

ბერკეტის წესი (ან მომენტების წესი) საფუძვლად უდევს სხვადასხვა სახის ხელსაწყოებისა და მოწყობილობების მოქმედებას, რომლებიც გამოიყენება ტექნოლოგიასა და ყოველდღიურ ცხოვრებაში, სადაც საჭიროა სიძლიერის მომატება ან გზაზე.

მაკრატელთან მუშაობისას ძალა გვაქვს. Მაკრატელი - ეს არის ბერკეტი(ბრინჯი), რომლის ბრუნვის ღერძი ხდება მაკრატლის ორივე ნახევრის დამაკავშირებელი ხრახნით. მოქმედი ძალა ფ 1 არის იმ ადამიანის ხელის კუნთოვანი სიძლიერე, რომელიც მაკრატელს იჭერს. მოწინააღმდეგე ძალა ფ 2 - ასეთი მასალის წინააღმდეგობის ძალა, რომელიც იჭრება მაკრატლით. მაკრატლის დანიშნულებიდან გამომდინარე, მათი მოწყობილობა განსხვავებულია. საოფისე მაკრატელს, რომელიც განკუთვნილია ქაღალდის ჭრისთვის, აქვს გრძელი პირები და სახელურები, რომლებიც თითქმის იგივე სიგრძისაა. ქაღალდის ჭრას დიდი ძალა არ სჭირდება და უფრო მოსახერხებელია სწორი ხაზით გაჭრა გრძელი პირით. ლითონის ფურცლის საჭრელ მაკრატელს (ნახ.) სახელურები გაცილებით გრძელი აქვს, ვიდრე პირები, ვინაიდან ლითონის წინაღობის ძალა დიდია და მის დასაბალანსებლად, მოქმედი ძალის მკლავი საგრძნობლად უნდა გაიზარდოს. კიდევ უფრო დიდი განსხვავება სახელურების სიგრძესა და საჭრელი ნაწილის მანძილსა და ბრუნვის ღერძს შორის მავთულის საჭრელები(ნახ.), განკუთვნილია მავთულის ჭრისთვის.

სხვადასხვა ტიპის ბერკეტები ხელმისაწვდომია ბევრ მანქანაზე. სამკერვალო მანქანის სახელური, ველოსიპედის პედლები ან ხელის მუხრუჭები, მანქანისა და ტრაქტორის პედლები, ფორტეპიანოს კლავიშები არის ამ მანქანებსა და ხელსაწყოებში გამოყენებული ბერკეტების მაგალითი.

ბერკეტების გამოყენების მაგალითებია ვიცეებისა და სამუშაო მაგიდების სახელურები, საბურღი მანქანის ბერკეტი და ა.შ.

ბერკეტის ნაშთების მოქმედებაც ეფუძნება ბერკეტის პრინციპს (ნახ.). 48-ზე (გვ. 42) ნაჩვენები სასწავლო სკალა მოქმედებს როგორც თანაბარი ბერკეტი . AT ათობითი სასწორებიმკლავი, რომელზედაც არის დაკიდებული ჭიქები, 10-ჯერ გრძელია ვიდრე ტვირთის მატარებელი მკლავი. ეს მნიშვნელოვნად ამარტივებს დიდი ტვირთის აწონვას. ათწილადის სასწორზე ტვირთის აწონვისას წონების წონა გაამრავლეთ 10-ზე.

სასწორის მოწყობილობა მანქანების სატვირთო ვაგონების ასაწონად ასევე ეფუძნება ბერკეტის წესს.

ბერკეტები ასევე გვხვდება ცხოველებისა და ადამიანების სხეულის სხვადასხვა ნაწილში. ეს არის, მაგალითად, მკლავები, ფეხები, ყბები. ბევრი ბერკეტი გვხვდება მწერების სხეულში (წიგნის წაკითხვის შემდეგ მწერების და მათი სხეულის აგებულების შესახებ), ფრინველებში, მცენარეთა სტრუქტურაში.

ბერკეტის ბალანსის კანონის გამოყენება ბლოკზე.

დაბლოკვაარის ბორბალი ღარებით, გამაგრებული დამჭერში. თოკი, კაბელი ან ჯაჭვი გადის ბლოკის ღუმელის გასწვრივ.

ფიქსირებული ბლოკი ისეთ ბლოკს უწოდებენ, რომლის ღერძი ფიქსირდება და ტვირთის აწევისას ის არ ადის და არ ეცემა (ნახ.

ფიქსირებული ბლოკი შეიძლება ჩაითვალოს თანაბარი ბერკეტად, რომელშიც ძალების მკლავები ტოლია ბორბლის რადიუსის (ნახ.): OA = OB = r. ასეთი ბლოკი არ იძლევა ძალას. ( ფ 1 = ფ 2), მაგრამ საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ ძალის მიმართულება. მოძრავი ბლოკი არის ბლოკი. რომლის ღერძი დატვირთვასთან ერთად ადის და ეცემა (სურ.). ფიგურაში ნაჩვენებია შესაბამისი ბერკეტი: ო- ბერკეტის საყრდენი წერტილი, OA- მხრის სიმტკიცე რდა OV- მხრის სიმტკიცე ფ. მას შემდეგ, რაც მხრის OV 2-ჯერ მხარზე OA, შემდეგ ძალა ფ 2-ჯერ ნაკლები სიმძლავრე რ:

F = P/2 .

ამრიგად, მოძრავი ბლოკი იძლევა ძალას 2-ჯერ .

ეს ასევე შეიძლება დადასტურდეს ძალის მომენტის კონცეფციის გამოყენებით. როდესაც ბლოკი წონასწორობაშია, ძალების მომენტები ფდა რერთმანეთის ტოლები არიან. მაგრამ მხრის ძალა ფ 2-ჯერ მეტი მხრის სიძლიერე რ, რაც იმას ნიშნავს, რომ თავად ძალა ფ 2-ჯერ ნაკლები სიმძლავრე რ.

ჩვეულებრივ, პრაქტიკაში გამოიყენება ფიქსირებული ბლოკის კომბინაცია მოძრავთან (ნახ.). ფიქსირებული ბლოკი გამოიყენება მხოლოდ მოხერხებულობისთვის. ის არ იძლევა სიძლიერის მომატებას, მაგრამ ცვლის ძალის მიმართულებას. მაგალითად, ის საშუალებას გაძლევთ აწიოთ ტვირთი მიწაზე დგომისას. ის გამოდგება მრავალი ადამიანისა თუ მუშაკისთვის. თუმცა, ის იძლევა ჩვეულებრივზე 2-ჯერ მეტ სიმძლავრეს!

მუშაობის თანასწორობა მარტივი მექანიზმების გამოყენებისას. მექანიკის „ოქროს წესი“.

ჩვენ მიერ განხილული მარტივი მექანიზმები გამოიყენება სამუშაოს შესრულებისას იმ შემთხვევებში, როდესაც საჭიროა ერთი ძალის მოქმედებით სხვა ძალის დაბალანსება.

ბუნებრივია, ჩნდება კითხვა: მოგებას ძალაში თუ გზაზე, მარტივი მექანიზმები ხომ არ იძლევა მოგებას სამუშაოში? ამ კითხვაზე პასუხის მიღება შესაძლებელია გამოცდილებიდან.

ბერკეტზე დაბალანსებული სხვადასხვა მოდულის ორი ძალა ფ 1 და ფ 2 (ნახ.), დააყენეთ ბერკეტი მოძრაობაში. გამოდის, რომ ამავე დროს, უფრო მცირე ძალის გამოყენების წერტილი ფ 2 შორს მიდის ს 2, და უფრო დიდი ძალის გამოყენების წერტილი ფ 1 - პატარა ბილიკი ს 1. ამ ბილიკებისა და ძალის მოდულების გაზომვის შემდეგ აღმოვაჩენთ, რომ ბერკეტზე ძალების გამოყენების წერტილების გავლილი ბილიკები ძალების უკუპროპორციულია:

ს 1 / ს 2 = ფ 2 / ფ 1.

ამრიგად, ბერკეტის გრძელ მკლავზე მოქმედებით, ჩვენ ვიმარჯვებთ სიძლიერით, მაგრამ ამავე დროს ვკარგავთ იმავე რაოდენობას გზაზე.

ძალის პროდუქტი ფგზაში სარის სამუშაო. ჩვენი ექსპერიმენტები აჩვენებს, რომ ბერკეტზე გამოყენებული ძალების მუშაობა ერთმანეთის ტოლია:

ფ 1 ს 1 = ფ 2 ს 2, ე.ი. მაგრამ 1 = მაგრამ 2.

Ისე, ბერკეტის გამოყენებისას, სამუშაოში გამარჯვება არ იმუშავებს.

ბერკეტის გამოყენებით შეგვიძლია გავიმარჯვოთ როგორც ძალაში, ასევე დისტანციაში. ბერკეტის მოკლე მკლავზე ძალით მოქმედებით, ჩვენ ვიმატებთ მანძილზე, მაგრამ ვკარგავთ ძალას იმავე რაოდენობით.

არსებობს ლეგენდა, რომ ბერკეტის წესის აღმოჩენით გახარებულმა არქიმედესმა წამოიძახა: „მომეცი საყრდენი წერტილი და მე მოვაქცევ დედამიწას!“.

რა თქმა უნდა, არქიმედეს ვერ გაართმევდა თავს ასეთ დავალებას, თუნდაც მას მიეცეს საყრდენი წერტილი (რომელიც დედამიწის გარეთ უნდა ყოფილიყო) და საჭირო სიგრძის ბერკეტი.

დედამიწა მხოლოდ 1 სმ-ით ასამაღლებლად, ბერკეტის გრძელი მკლავი უნდა აღწეროს უზარმაზარი სიგრძის რკალი. მილიონობით წელი დასჭირდებოდა ბერკეტის გრძელი ბოლოს გადაადგილებას ამ გზაზე, მაგალითად, 1 მ/წმ სიჩქარით!

არ იძლევა მოგებას სამუშაოში და ფიქსირებულ ბლოკში,რომლის შემოწმებაც ადვილია გამოცდილებით (იხ. ნახ.). ძალების გამოყენების წერტილებით გავლილი ბილიკები ფდა ფ, იგივეა, იგივეა ძალები, რაც ნიშნავს, რომ სამუშაო იგივეა.

შესაძლებელია მოძრავი ბლოკის დახმარებით შესრულებული სამუშაოს გაზომვა და ერთმანეთთან შედარება. ტვირთის h სიმაღლეზე აწევისთვის მოძრავი ბლოკის დახმარებით საჭიროა თოკის ბოლო, რომელზეც დამაგრებულია დინამომეტრი, როგორც გამოცდილება გვიჩვენებს (ნახ.) 2 სთ სიმაღლეზე გადატანა.

ამრიგად, სიძლიერის 2-ჯერ მომატებით, გზაში 2-ჯერ კარგავენ, შესაბამისად, მოძრავი ბლოკი არ იძლევა სამუშაოს მოგებას.

ამას საუკუნეების პრაქტიკამ აჩვენა არცერთი მექანიზმი არ იძლევა მოგებას მუშაობაში.სამუშაო პირობებიდან გამომდინარე, სხვადასხვა მექანიზმი გამოიყენება ძალაში ან გზაზე გასამარჯვებლად.

უკვე ძველმა მეცნიერებმა იცოდნენ ყველა მექანიზმისთვის მოქმედი წესი: რამდენჯერ ვიმარჯვებთ ძალაში, რამდენჯერ ვმარცხდებით დისტანციაში. ამ წესს მექანიკის „ოქროს წესი“ უწოდეს.

მექანიზმის ეფექტურობა.

ბერკეტის მოწყობილობისა და მოქმედების გათვალისწინებით, ჩვენ არ გავითვალისწინეთ ხახუნი, ისევე როგორც ბერკეტის წონა. ამ იდეალურ პირობებში, გამოყენებული ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო (ამ სამუშაოს დავარქმევთ სრული), უდრის სასარგებლოტვირთის აწევა ან რაიმე წინააღმდეგობის დაძლევა.

პრაქტიკაში, მექანიზმის მიერ შესრულებული მთლიანი სამუშაო ყოველთვის გარკვეულწილად აღემატება სასარგებლო სამუშაოს.

სამუშაოს ნაწილი კეთდება მექანიზმში ხახუნის ძალის წინააღმდეგ და მისი ცალკეული ნაწილების გადაადგილებით. ასე რომ, მოძრავი ბლოკის გამოყენებით, თქვენ დამატებით უნდა შეასრულოთ სამუშაოები თავად ბლოკის, თოკის აწევაზე და ბლოკის ღერძში ხახუნის ძალის განსაზღვრაზე.

როგორი მექანიზმიც არ უნდა ავირჩიოთ, მისი დახმარებით შესრულებული სასარგებლო სამუშაო ყოველთვის მთლიანი სამუშაოს მხოლოდ ნაწილია. ასე რომ, სასარგებლო სამუშაოს აღნიშვნა ასო Ap-ით, სრული (დახარჯული) სამუშაო ასო Az-ით, შეგვიძლია დავწეროთ:

ზემოთ< Аз или Ап / Аз < 1.

სასარგებლო სამუშაოს თანაფარდობას მთლიან სამუშაოსთან ეწოდება მექანიზმის ეფექტურობა.

ეფექტურობა შემოკლებულია, როგორც ეფექტურობა.

ეფექტურობა = Ap / Az.

ეფექტურობა ჩვეულებრივ გამოიხატება პროცენტულად და აღინიშნება ბერძნული ასო η-ით, იკითხება როგორც "ეს":

η \u003d Ap / Az 100%.

მაგალითი: ბერკეტის მოკლე მკლავიდან ჩამოკიდებულია 100 კგ მასა. მის ასაწევად გრძელ მკლავზე მოქმედებდნენ 250 ნ. დატვირთვა აწევდნენ h1 = 0.08 მ სიმაღლეზე, ხოლო მამოძრავებელი ძალის მოქმედების წერტილი დაეცა სიმაღლეზე h2 = 0.4 მ. იპოვეთ ეფექტურობა. ბერკეტი.

დავწეროთ პრობლემის მდგომარეობა და მოვაგვაროთ.

მოცემული :

გადაწყვეტილება :

η \u003d Ap / Az 100%.

სრული (დახარჯული) სამუშაო Az = Fh2.

სასარგებლო სამუშაო Ап = Рh1

P \u003d 9,8 100 კგ ≈ 1000 N.

Ap \u003d 1000 N 0.08 \u003d 80 J.

Az \u003d 250 N 0.4 m \u003d 100 J.

η = 80 J/100 J 100% = 80%.

უპასუხე : η = 80%.

მაგრამ „ოქროს წესი“ ამ შემთხვევაშიც სრულდება. სასარგებლო სამუშაოს ნაწილი - 20% - იხარჯება ბერკეტის ღერძში ხახუნის დაძლევაზე და ჰაერის წინაღობაზე, ასევე თავად ბერკეტის მოძრაობაზე.

ნებისმიერი მექანიზმის ეფექტურობა ყოველთვის 100%-ზე ნაკლებია. მექანიზმების შექმნით ადამიანები მიდრეკილნი არიან გაზარდონ თავიანთი ეფექტურობა. ამისათვის მცირდება მექანიზმების ღერძებში ხახუნი და მათი წონა.

ენერგია.

ქარხნებში და ქარხნებში მანქანები და მანქანები მართავენ ელექტროძრავებს, რომლებიც მოიხმარენ ელექტროენერგიას (აქედან სახელწოდება).

შეკუმშული ზამბარა (ბრინჯი), რომელიც სწორდება, მუშაობს, აწევს ტვირთს სიმაღლეზე ან აიძულებს ეტლს მოძრაობს. მიწის ზემოთ აწეული უძრავი ტვირთი არ მუშაობს, მაგრამ თუ ეს დატვირთვა დაეცემა, მას შეუძლია სამუშაოს შესრულება (მაგალითად, შეუძლია წყობის ჩაძირვა მიწაში). ყველა მოძრავ სხეულს აქვს მუშაობის უნარი. ამრიგად, დახრილი სიბრტყიდან ჩამოგორებული ფოლადის ბურთი A (ბრინჯი), რომელიც ხის ბლოკს B-ს ეჯახება, გადაადგილდება მას გარკვეულ მანძილზე. ამით სამუშაოები კეთდება. თუ სხეულს ან რამდენიმე ურთიერთმოქმედ სხეულს (სხეულების სისტემას) შეუძლია მუშაობა, ამბობენ, რომ მათ აქვთ ენერგია. ენერგია - ფიზიკური სიდიდე, რომელიც გვიჩვენებს, თუ რა სამუშაოს შესრულება შეუძლია სხეულს (ან რამდენიმე სხეულს). ენერგია გამოიხატება SI სისტემაში იმავე ერთეულებში, როგორც სამუშაო, ე.ი ჯოულები. რაც უფრო მეტი სამუშაო შეუძლია სხეულს, მით მეტი ენერგია აქვს მას. სამუშაოს შესრულებისას სხეულების ენერგია იცვლება. შესრულებული სამუშაო უდრის ენერგიის ცვლილებას. პოტენციური და კინეტიკური ენერგია. პოტენციალი (ლათ.პოტენცია - შესაძლებლობა) ენერგიას უწოდებენ ენერგიას, რომელიც განპირობებულია ურთიერთმოქმედი სხეულებისა და იმავე სხეულის ნაწილების ურთიერთმდებარეობით. მაგალითად, პოტენციურ ენერგიას აქვს სხეული აწეული დედამიწის ზედაპირთან შედარებით, რადგან ენერგია დამოკიდებულია მის და დედამიწის შედარებით მდებარეობაზე. და მათი ურთიერთმიზიდულობა. თუ დედამიწაზე მწოლიარე სხეულის პოტენციურ ენერგიას ნულის ტოლად მივიჩნევთ, მაშინ გარკვეულ სიმაღლეზე აწეული სხეულის პოტენციური ენერგია განისაზღვრება გრავიტაციის მიერ შესრულებული მუშაობით, როდესაც სხეული დაეცემა დედამიწას. მიუთითეთ სხეულის პოტენციური ენერგია ე n იმიტომ E = A, და სამუშაო, როგორც ვიცით, უდრის ძალისა და გზის ნამრავლს, მაშინ A = Fh, სადაც ფ- გრავიტაცია. ამრიგად, პოტენციური ენერგია En უდრის: E = Fh, ან E = gmh, სადაც გ- გრავიტაციის აჩქარება, მ- სხეულის მასა, თ- სიმაღლე, რომელზედაც აწეულია სხეული. კაშხლებით დაკავებულ მდინარეებში წყალს უზარმაზარი პოტენციური ენერგია აქვს. ჩამოვარდნილი წყალი მუშაობს, მოძრაობაში აყენებს ელექტროსადგურების მძლავრ ტურბინებს. კოპრა ჩაქუჩის პოტენციური ენერგია (ნახ.) გამოიყენება მშენებლობაში მამოძრავებელი წყობის სამუშაოების შესასრულებლად. ზამბარით კარის გაღებით კეთდება სამუშაო ზამბარის გაჭიმვაზე (ან შეკუმშვაზე). შეძენილი ენერგიის გამო ზამბარა შეკუმშული (ანუ გასწორებული) ასრულებს სამუშაოს, ხურავს კარს. შეკუმშული და გადაუგრიხული ზამბარების ენერგია გამოიყენება, მაგალითად, მაჯის საათებში, სხვადასხვა საათის მექანიზმის სათამაშოებში და ა.შ. ნებისმიერი ელასტიური დეფორმირებული სხეული ფლობს პოტენციურ ენერგიას.შეკუმშული გაზის პოტენციური ენერგია გამოიყენება სითბოს ძრავების მუშაობაში, ჩაქუჩებში, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება სამთო მრეწველობაში, გზების მშენებლობაში, მყარი ნიადაგის გათხრებისას და ა.შ. ენერგიას, რომელსაც სხეული ფლობს მისი მოძრაობის შედეგად, ეწოდება კინეტიკური (ბერძნულიდან.კინო - მოძრაობა) ენერგია. სხეულის კინეტიკური ენერგია ასოებით აღინიშნება ერომ. მოძრავი წყალი, ჰიდროელექტროსადგურების ტურბინების მართვა, ხარჯავს მის კინეტიკურ ენერგიას და მუშაობს. მოძრავ ჰაერსაც აქვს კინეტიკური ენერგია - ქარი. რაზეა დამოკიდებული კინეტიკური ენერგია? მოდით მივმართოთ გამოცდილებას (იხ. ნახ.). თუ ბურთი A-ს სხვადასხვა სიმაღლიდან ააგორებთ, შეამჩნევთ, რომ რაც უფრო დიდია ბურთი, მით უფრო დიდია მისი სიჩქარე და რაც უფრო შორს მიიწევს ის ზოლს, ანუ უფრო მეტ სამუშაოს ასრულებს. ეს ნიშნავს, რომ სხეულის კინეტიკური ენერგია დამოკიდებულია მის სიჩქარეზე. სიჩქარის გამო მფრინავ ტყვიას დიდი კინეტიკური ენერგია აქვს. სხეულის კინეტიკური ენერგია ასევე დამოკიდებულია მის მასაზე. მოდით, კიდევ ერთხელ ჩავატაროთ ექსპერიმენტი, მაგრამ დახრილი სიბრტყიდან გავაგოროთ კიდევ ერთი ბურთი - უფრო დიდი მასა. B ბლოკი უფრო შორს წავა, ანუ მეტი სამუშაო შესრულდება. ეს ნიშნავს, რომ მეორე ბურთის კინეტიკური ენერგია პირველზე მეტია. რაც უფრო დიდია სხეულის მასა და სიჩქარე, რომლითაც ის მოძრაობს, მით მეტია მისი კინეტიკური ენერგია. სხეულის კინეტიკური ენერგიის დასადგენად გამოიყენება ფორმულა: Ek \u003d mv ^ 2/2, სადაც მ- სხეულის მასა, ვარის სხეულის სიჩქარე. სხეულების კინეტიკური ენერგია გამოიყენება ტექნოლოგიაში. კაშხლის მიერ შეკავებულ წყალს, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, დიდი პოტენციური ენერგია აქვს. კაშხლიდან ჩამოვარდნისას წყალი მოძრაობს და აქვს იგივე დიდი კინეტიკური ენერგია. ის მართავს ტურბინას, რომელიც დაკავშირებულია ელექტრო დენის გენერატორთან. წყლის კინეტიკური ენერგიის გამო წარმოიქმნება ელექტრო ენერგია. მოძრავი წყლის ენერგიას უდიდესი მნიშვნელობა აქვს ეროვნულ ეკონომიკაში. ამ ენერგიას იყენებენ ძლიერი ჰიდროელექტროსადგურები. ჩამოვარდნილი წყლის ენერგია ეკოლოგიურად სუფთა ენერგიის წყაროა, საწვავის ენერგიისგან განსხვავებით. ბუნებაში არსებულ ყველა სხეულს, პირობითი ნულოვანი მნიშვნელობის მიმართ, აქვს ან პოტენციური ან კინეტიკური ენერგია და ზოგჯერ ორივე. მაგალითად, მფრინავ თვითმფრინავს აქვს როგორც კინეტიკური, ასევე პოტენციური ენერგია დედამიწასთან შედარებით. ჩვენ გავეცანით მექანიკურ ენერგიას ორ ტიპს. ენერგიის სხვა ტიპები (ელექტრული, შიდა და ა.შ.) განხილული იქნება ფიზიკის კურსის სხვა განყოფილებებში. ერთი ტიპის მექანიკური ენერგიის მეორეში გადაქცევა. ერთი ტიპის მექანიკური ენერგიის მეორეში გადაქცევის ფენომენი ძალიან მოსახერხებელია ნახატზე ნაჩვენები მოწყობილობაზე დაკვირვებისთვის. ღერძის გარშემო ძაფის შემოხვევა, აწიეთ მოწყობილობის დისკი. აწეულ დისკს აქვს გარკვეული პოტენციური ენერგია. თუ გაუშვი, ტრიალებს და დაეცემა. როდესაც ის ეცემა, დისკის პოტენციური ენერგია მცირდება, მაგრამ ამავე დროს იზრდება მისი კინეტიკური ენერგია. დაცემის ბოლოს, დისკს აქვს კინეტიკური ენერგიის ისეთი რეზერვი, რომ მას შეუძლია კვლავ აწიოს თითქმის წინა სიმაღლემდე. (ენერგიის ნაწილი იხარჯება ხახუნის წინააღმდეგ მუშაობაში, ამიტომ დისკი არ აღწევს თავდაპირველ სიმაღლეს.) ამაღლების შემდეგ დისკი ისევ ეცემა და შემდეგ ისევ აწვება. ამ ექსპერიმენტში, როდესაც დისკი ქვევით მოძრაობს, მისი პოტენციური ენერგია გარდაიქმნება კინეტიკურ ენერგიად, ხოლო მაღლა ასვლისას კინეტიკური ენერგია გარდაიქმნება პოტენციალად. ენერგიის ტრანსფორმაცია ერთი ტიპიდან მეორეზე ასევე ხდება, როდესაც ორი ელასტიური სხეული მოხვდება, მაგალითად, რეზინის ბურთი იატაკზე ან ფოლადის ბურთი ფოლადის ფირფიტაზე. თუ ფოლადის ბურთულას (ბრინჯს) აწევთ ფოლადის ფირფიტაზე და გაათავისუფლებთ ხელებიდან, ის დაეცემა. ბურთის დაცემისას მისი პოტენციური ენერგია მცირდება და მისი კინეტიკური ენერგია იზრდება, როგორც ბურთის სიჩქარე იზრდება. როდესაც ბურთი თეფშს მოხვდება, ბურთიც და ფირფიტაც შეკუმშული იქნება. კინეტიკური ენერგია, რომელსაც ბურთი ფლობდა, გადაიქცევა შეკუმშული ფირფიტისა და შეკუმშული ბურთის პოტენციურ ენერგიად. შემდეგ ელასტიური ძალების მოქმედების გამო ფირფიტა და ბურთი პირვანდელ ფორმას მიიღებს. ბურთი გადმოხტება თეფშზე და მათი პოტენციური ენერგია კვლავ გადაიქცევა ბურთის კინეტიკურ ენერგიად: ბურთი ზევით ამოხტება თითქმის ტოლი სიჩქარით, რაც მას ჰქონდა თეფშზე დარტყმის მომენტში. ბურთის აწევასთან ერთად, ბურთის სიჩქარე და, შესაბამისად, მისი კინეტიკური ენერგია მცირდება და პოტენციური ენერგია იზრდება. თეფშზე გადმოხტომით, ბურთი აწვება თითქმის იმავე სიმაღლეზე, საიდანაც დაცემა დაიწყო. აღმართის თავზე მთელი მისი კინეტიკური ენერგია კვლავ გადაიქცევა პოტენციურ ენერგიად. ბუნებრივ მოვლენებს, როგორც წესი, თან ახლავს ერთი ტიპის ენერგიის მეორეში გადაქცევა. ენერგია ასევე შეიძლება გადავიდეს ერთი სხეულიდან მეორეზე. ასე, მაგალითად, მშვილდიდან სროლისას, დაჭიმული მშვილდის სიმის პოტენციური ენერგია გარდაიქმნება მფრინავი ისრის კინეტიკურ ენერგიად.

"სამუშაო" - მექანიკური მუშაობის მაგალითები. დავალება. ტვირთი არ განძრეულა, გავლილი მანძილი არის 0. ვინ გაიარა ყველაზე დიდი მანძილი. კარტოფილის ტომარა 2 მ. ჯეიმს პრესკოტ ჯული. რა სამუშაო უნდა გაკეთდეს იმისათვის, რომ ჰანტელი მაგიდაზე დადგეს. სამუშაოს გამოთვლის ფორმულა. გაზის შიდა ენერგია არ არის დამოკიდებული მის მოცულობაზე.

„ენერგია და სამუშაო“ – პოტენციური ენერგია. ფხვნილი აირები მოქმედებს მხოლოდ 1 მ მანძილზე. კინეტიკური ენერგიის მოქმედების მაგალითი. ენერგიის ფორმები. პოტენციური ენერგიის მოქმედების მაგალითი. ვერტიკალურად განლაგებული 1 მ სიგრძის ქვემეხიდან გამოდის 1 კგ ქვემეხის ბურთი. თერმული ენერგიის მოქმედების მაგალითი. როგორ ვამუშავოთ კილომეტრი.

"ფიზიკა" ძალა, ენერგია, სამუშაო "" - სამუშაო. სამუშაო ტოლია სკალარული ნამრავლის. კაცი სასწავლებელს მოძრაობს. კინეტიკური და პოტენციური ენერგიების ჯამი. მუშაობა, ძალა, ენერგია. ადამიანი კარგ ფიზიკურ ფორმაშია. ძალაუფლების კონცეფცია. მოძრაობის სიჩქარე არაელასტიური ზემოქმედების შემდეგ. ელექტრონოვოლტი. კონსერვატიული ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო. Კინეტიკური ენერგია.

„ფიზიკოსის მექანიკური მუშაობა“ - სამუშაო ერთეულია ჯოული (J). სიტყვა "მუშაობის" მნიშვნელობა. მექანიკური მუშაობა. მუშაობის კონცეფცია ფიზიკაში. 1 MJ \u003d 1,000,000J. ინერციის მოძრაობა. სამუშაო ერთეული არის სამუშაო, რომელიც შესრულებულია 1N ძალით 1 მ მანძილზე. 1 კჯ = 1000 ჯ. სამუშაო ერთეულები. მექანიკური სამუშაო პირდაპირპროპორციულია გამოყენებული ძალისა და გავლილი მანძილის მიმართ.

„სამუშაო და ძალაუფლების ამოცანები“ - მდგომარეობა. სერიაში დაკავშირებისას, დენები იგივეა. ქვაბის ეფექტურობა 80%. პარალელური კავშირი. ელექტრული დენის მუშაობისა და სიმძლავრის ფორმულები. 80% ეფექტურობის ქვაბი დამზადებულია ნიქრომული მავთულისგან. გამოხატულია მავთულის სიგრძე ფორმულიდან. რომელი რეზისტორი გამოიმუშავებს ყველაზე მეტ სითბოს?

მოძრაობის ენერგეტიკული მახასიათებლები შემოტანილია მექანიკური მუშაობის ან ძალის მუშაობის კონცეფციის საფუძველზე.

განმარტება 1

სამუშაო A შესრულებული მუდმივი ძალით F → არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის ძალისა და გადაადგილების მოდულების ნამრავლს, გამრავლებული კუთხის კოსინუსზე. α მდებარეობს ძალის ვექტორებს F → და გადაადგილებას s → შორის.

ეს განმარტება განხილულია 1 სურათზე. თვრამეტი . ერთი .

სამუშაო ფორმულა იწერება როგორც,

A = F s cos α .

სამუშაო არის სკალარული რაოდენობა. ეს შესაძლებელს ხდის დადებითი იყოს (0 ° ≤ α< 90 °) , отрицательной при (90 ° < α ≤ 180 °) . Когда задается прямой угол α , тогда совершаемая сила равняется нулю. Единицы измерения работы по системе СИ - джоули (Д ж) .

ჯოული უდრის 1 ნ ძალის მიერ ძალის მიმართულებით 1 მ გადაადგილების სამუშაოს.

სურათი 1 . თვრამეტი . ერთი . სამუშაო ძალა F → : A = F s cos α = F s s

F s → ძალის F → გადაადგილებისას მოძრაობის მიმართულებაზე s → ძალა არ რჩება მუდმივი და სამუშაოს გაანგარიშება მცირე გადაადგილებისთვის Δ s i შეჯამებულია და წარმოებულია ფორმულის მიხედვით:

A = ∑ ∆ A i = ∑ F s i ∆ s i.

სამუშაოს ეს რაოდენობა გამოითვლება ლიმიტიდან (Δ s i → 0), რის შემდეგაც იგი გადადის ინტეგრალში.

ნამუშევრის გრაფიკული გამოსახულება განისაზღვრება ფიგურა 1-ის F s (x) გრაფიკის ქვეშ მდებარე მრუდი ფიგურის ფართობიდან. თვრამეტი . 2.

სურათი 1 . თვრამეტი . 2. სამუშაოს გრაფიკული განმარტება Δ A i = F s i Δ s i.

კოორდინატზე დამოკიდებული ძალის მაგალითია ზამბარის დრეკადობის ძალა, რომელიც ემორჩილება ჰუკის კანონს. ზამბარის გასაჭიმად საჭიროა F → ძალის გამოყენება, რომლის მოდულიც ზამბარის გახანგრძლივების პროპორციულია. ეს ჩანს სურათზე 1. თვრამეტი . 3 .

სურათი 1 . თვრამეტი . 3 . დაჭიმული ზამბარა. გარე ძალის მიმართულება F → ემთხვევა გადაადგილების მიმართულებას s → . F s = k x, სადაც k არის ზამბარის სიმტკიცე.

F → y p p = - F →

გარე ძალის მოდულის დამოკიდებულება x კოორდინატებზე შეიძლება ნაჩვენები იყოს გრაფიკზე სწორი ხაზის გამოყენებით.

სურათი 1 . თვრამეტი . 4 . გარეგანი ძალის მოდულის დამოკიდებულება კოორდინატზე ზამბარის დაჭიმვისას.

ზემოაღნიშნული ფიგურიდან შესაძლებელია სამუშაოს პოვნა ზამბარის მარჯვენა თავისუფალი ბოლოს გარე ძალაზე სამკუთხედის ფართობის გამოყენებით. ფორმულა მიიღებს ფორმას

ეს ფორმულა გამოიყენება ზამბარის შეკუმშვისას გარე ძალის მიერ შესრულებული სამუშაოს გამოსახატავად. ორივე შემთხვევა აჩვენებს, რომ დრეკადობის ძალა F → y p p უდრის გარე ძალის მუშაობას F → , მაგრამ საპირისპირო ნიშნით.

განმარტება 2

თუ სხეულზე მოქმედებს რამდენიმე ძალა, მაშინ მთლიანი სამუშაოს ფორმულა ჰგავს მასზე შესრულებული სამუშაოს ჯამს. როდესაც სხეული წინ მიიწევს, ძალების გამოყენების წერტილები ერთნაირად მოძრაობენ, ანუ ყველა ძალის მთლიანი მუშაობა ტოლი იქნება გამოყენებული ძალების შედეგის მუშაობისა.

სურათი 1 . თვრამეტი . 5 . მექანიკური მუშაობის მოდელი.

ძალაუფლების განსაზღვრა

განმარტება 3

Ძალაარის სამუშაო ძალის მიერ დროის ერთეულზე შესრულებული სამუშაო.

სიმძლავრის ფიზიკური რაოდენობის ჩანაწერი, რომელიც აღინიშნება N, იღებს A სამუშაოს შეფარდების ფორმას შესრულებული სამუშაოს t დროის ინტერვალთან, ანუ:

განმარტება 4

SI სისტემა იყენებს ვატს (Wt) როგორც სიმძლავრის ერთეულს, რომელიც უდრის ძალის სიმძლავრეს, რომელიც მუშაობს 1 J 1 წამში.

თუ შეამჩნევთ შეცდომას ტექსტში, მონიშნეთ იგი და დააჭირეთ Ctrl+Enter