Sức mạnh hoạt động phụ thuộc vào. Bách khoa toàn thư trường học

hệ số hành động hữu ích thể hiện thái độ công việc hữu ích, được thực hiện bởi một cơ chế hoặc thiết bị, đối với chi phí. Thông thường, công tiêu hao là lượng năng lượng mà thiết bị tiêu thụ để thực hiện công.

Bạn sẽ cần

- ô tô;
- nhiệt kế;
- máy tính.

Hướng dẫn

Để tính hệ số hữu ích hành động(hiệu suất) chia công việc hữu ích Ap cho công việc đã sử dụng Az và nhân kết quả với 100% (hiệu suất = Ap/Az∙100%). Bạn sẽ nhận được kết quả dưới dạng phần trăm.
Khi tính toán Hiệu suất nhiệtđộng cơ, coi công có ích là công cơ học do cơ cấu thực hiện. Tính công đã tiêu hao, lấy nhiệt lượng toả ra do nhiên liệu đốt cháy là nguồn năng lượng cho động cơ.
Ví dụ. Sức mạnh trung bình Lực đẩy của động cơ ô tô là 882 N. Quãng đường 100 km tiêu tốn 7 kg xăng. Xác định hiệu suất của động cơ đó. Trước tiên hãy tìm một công việc bổ ích. Nó bằng tích của lực F và quãng đường S mà vật đi được dưới tác dụng của nó Аn=F∙S. Xác định lượng nhiệt tỏa ra khi đốt 7 kg xăng, đây sẽ là công tiêu tốn Az=Q=q∙m, trong đó q – nhiệt dung riêngĐốt cháy nhiên liệu, đối với xăng nó bằng 42∙10^6 J/kg, m là khối lượng của nhiên liệu này. Hiệu suất động cơ sẽ bằng hiệu suất=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30%.
TRONG trường hợp chungđể tìm hiệu suất của bất kỳ động cơ nhiệt nào (động cơ đốt trong, động cơ hơi nước, tua bin, v.v.), trong đó công được thực hiện bằng khí, có hệ số hữu ích hành động bằng độ chênh lệch nhiệt lượng tỏa ra từ lò sưởi Q1 và tủ lạnh Q2 nhận được, tìm độ chênh lệch nhiệt lượng giữa lò sưởi và tủ lạnh rồi chia cho nhiệt lượng hiệu suất nóng= (Q1-Q2)/Q1. Ở đây hiệu quả được đo bằng đơn vị phụ từ 0 đến 1, để chuyển đổi kết quả thành phần trăm, hãy nhân nó với 100.
Để thu được hiệu suất của động cơ nhiệt lý tưởng (máy Carnot), hãy tìm tỉ số giữa chênh lệch nhiệt độ giữa bộ sưởi T1 và tủ lạnh T2 với hiệu suất nhiệt độ của bộ sưởi = (T1-T2)/T1. Đây là hiệu suất tối đa có thể có của một loại động cơ nhiệt cụ thể với nhiệt độ cho trước của lò sưởi và tủ lạnh.
Đối với một động cơ điện, hãy tìm công tiêu tốn dưới dạng tích của công suất và thời gian cần thiết để hoàn thành công đó. Ví dụ: nếu một động cơ điện của cầu trục có công suất 3,2 kW nâng một tải nặng 800 kg lên độ cao 3,6 m trong 10 s thì hiệu suất của nó bằng tỷ lệ công hữu ích Аp=m∙g∙h, trong đó m là khối lượng của tải, gia tốc g≈10 m/s² rơi tự do, h - độ cao mà tải được nâng lên và công tiêu tốn Az=P∙t, trong đó P là công suất động cơ, t là thời gian nó hoạt động. Lấy công thức xác định hiệu suất=Ap/Az∙100%=(m∙g∙h)/(P∙t) ∙100%=%=(800∙10∙3.6)/(3200∙10) ∙100% =90%.

Công thức cho công việc hữu ích là gì?

Sử dụng cơ chế này hoặc cơ chế kia, chúng tôi thực hiện công việc luôn vượt quá mức cần thiết để đạt được mục tiêu. Theo đó, có sự phân biệt giữa tác phẩm hoàn chỉnh hoặc tác phẩm đã sử dụng Az và tác phẩm hữu ích Ap. Ví dụ, nếu mục tiêu của chúng ta là nâng một vật có khối lượng m lên độ cao H, thì công hữu ích là công chỉ thắng được trọng lực tác dụng lên vật đó. Với việc nâng tải đều, khi lực ta tác dụng bằng trọng lực của tải thì có thể tìm được công này như sau:
Ap =FH= mgH
Công việc có ích luôn chỉ là một phần nhỏ trong tổng công việc do người sử dụng máy thực hiện.

Một đại lượng vật lý biểu thị tỷ lệ công hữu ích trong tổng công đã tiêu tốn được gọi là hiệu suất của cơ chế.

Công trong công thức định nghĩa vật lý là gì. NN

Giúp tôi giải mã công thức vật lý

Viết hiệu suất của động cơ nhiệt (công thức, định nghĩa, ví dụ)! vật lý (công thức, định nghĩa, ví dụ) viết!

Công việc cơ khí. Các đơn vị công việc.

TRONG cuộc sống hàng ngày Với khái niệm “công việc”, chúng tôi muốn nói đến tất cả mọi thứ.

Trong vật lý, khái niệm Công việc hơi khác một chút. Nó là một đại lượng vật lý xác định, có nghĩa là nó có thể đo được. Trong vật lý nó được nghiên cứu chủ yếu công việc cơ khí .

Hãy xem xét các ví dụ về công việc cơ khí.

Đoàn tàu chuyển động dưới lực kéo của đầu máy điện và thực hiện công cơ học. Khi súng được bắn, lực áp suất của khí bột sẽ tác động - nó di chuyển viên đạn dọc theo nòng súng và tốc độ của viên đạn tăng lên.

Từ những ví dụ này, rõ ràng công cơ học được thực hiện khi một vật chuyển động dưới tác dụng của lực. Công việc cơ khí cũng xảy ra trong trường hợp một lực tác dụng lên một vật (ví dụ, lực ma sát) làm giảm tốc độ chuyển động của nó.

Muốn di chuyển cái tủ, ta ấn mạnh vào nó, nhưng nếu nó không di chuyển thì ta không thực hiện công cơ khí. Có thể tưởng tượng trường hợp một vật chuyển động mà không có sự tham gia của lực (theo quán tính); trong trường hợp này công cơ học cũng không được thực hiện.

Vì thế, công cơ học chỉ được thực hiện khi có lực tác dụng lên vật và nó chuyển động .

Không khó hiểu khi lực tác dụng lên vật càng lớn và quãng đường mà vật di chuyển dưới tác dụng của lực này càng dài thì công thực hiện càng lớn.

Công cơ tỉ lệ thuận với lực tác dụng và tỉ lệ thuận với quãng đường đi được .

Vì vậy, chúng ta đã đồng ý đo công cơ học bằng tích của lực và đường đi dọc theo hướng này của lực này:

công = lực × đường đi

Ở đâu MỘT- Công việc, F- sức mạnh và S- quãng đường đã đi.

Đơn vị công được coi là công do một lực 1N thực hiện trên quãng đường 1 m.

Đơn vị công việc - jun (J ) được đặt theo tên của nhà khoa học người Anh Joule. Như vậy,

1J = 1Nm.

Cũng được sử dụng kilôgam (kJ) .

1kJ = 1000J.

Công thức A = Fsáp dụng khi lực F không đổi và trùng với hướng chuyển động của cơ thể.

Nếu hướng của lực trùng với hướng chuyển động của vật thì quyền lực được trao cam kết công việc tích cực.

Nếu cơ thể chuyển động theo hướng hướng ngược lại lực tác dụng, ví dụ, lực ma sát trượt, thì lực này thực hiện công âm.

Nếu hướng của lực tác dụng lên vật vuông góc với hướng chuyển động thì lực này không sinh công, công bằng 0:

Trong tương lai, khi nói về công cơ khí, chúng ta sẽ gọi ngắn gọn bằng một từ - công.

Ví dụ. Tính công thực hiện khi nâng một tấm đá granite có thể tích 0,5 m3 lên độ cao 20 m. Khối lượng riêng của đá granit là 2500 kg/m3.

Được cho:

ρ = 2500 kg/m 3

Giải pháp:

trong đó F là lực phải tác dụng để nâng tấm sàn lên đều. Lực này có mô đun bằng lực Fstrand tác dụng lên tấm, tức là F = Fstrand. Và lực hấp dẫn có thể được xác định bằng khối lượng của tấm: Fweight = gm. Hãy tính khối lượng của tấm khi biết thể tích của nó và mật độ của đá granit: m = ρV; s = h, tức là đường dẫn bằng chiều cao tăng lên.

Vậy m = 2500 kg/m3 · 0,5 m3 = 1250 kg.

F = 9,8 N/kg · 1250 kg ≈ 12.250 N.

A = 12.250 N · 20 m = 245.000 J = 245 kJ.

Trả lời: A = 245 kJ.

Đòn bẩy.Power.Energy

Để thực hiện cùng một công việc, các động cơ khác nhau yêu cầu thời điểm khác nhau. Ví dụ, một chiếc cần cẩu ở một công trường xây dựng sẽ nâng hàng trăm viên gạch lên tầng cao nhất của một tòa nhà trong vài phút. Nếu những viên gạch này được một công nhân di chuyển, anh ta sẽ phải mất vài giờ mới làm được việc này. Một ví dụ khác. Một con ngựa có thể cày một ha đất trong 10-12 giờ, trong khi một máy kéo có máy cày nhiều lưỡi ( lưỡi cày- một phần của máy cày cắt lớp đất từ bên dưới và chuyển nó đến bãi chứa; multi lưỡi cày - nhiều lưỡi cày), công việc này sẽ hoàn thành trong thời gian 40-50 phút.

Rõ ràng là cần cẩu thực hiện công việc đó nhanh hơn công nhân và máy kéo thực hiện công việc tương tự nhanh hơn ngựa. Tốc độ làm việc được đặc trưng bởi một đại lượng đặc biệt gọi là công suất.

Công suất bằng tỉ số giữa công và thời gian thực hiện công đó.

Để tính công suất, bạn cần chia công cho thời gian thực hiện công đó. công suất = công/thời gian.

Ở đâu N- quyền lực, MỘT- Công việc, t- Thời gian hoàn thành công việc.

Công suất là một đại lượng không đổi, khi trong mỗi giây cùng một công việc, trong các trường hợp khác mối quan hệ Tại xác định công suất trung bình:

N trung bình = Tại . Đơn vị của công suất là công suất J thực hiện được trong 1 s.

Đơn vị này được gọi là watt ( W) để vinh danh một nhà khoa học người Anh khác, Watt.

1 watt = 1 joule/1 giây, hoặc 1 W = 1 J/s.

Watt (joule mỗi giây) - W (1 J/s).

Các đơn vị năng lượng lớn hơn được sử dụng rộng rãi trong công nghệ - kilowatt (kW), megawatt (MW) .

1 MW = 1.000.000 W

1 kW = 1000 W

1 mW = 0,001 W

1 W = 0,000001 MW

1 W = 0,001 kW

1 W = 1000 mW

Ví dụ. Tìm sức mạnh của dòng nước chảy qua đập nếu độ cao của thác nước là 25 m và tốc độ dòng chảy của nó là 120 m3/phút.

Được cho:

ρ = 1000 kg/m3

Giải pháp:

Khối lượng nước rơi: m = ρV,

m = 1000 kg/m3 120 m3 = 120.000 kg (12 104 kg).

Trọng lực tác dụng lên nước:

F = 9,8 m/s2 120.000 kg ≈ 1.200.000 N (12 105 N)

Công việc được thực hiện theo lưu lượng mỗi phút:

A - 1.200.000 N · 25 m = 30.000.000 J (3 · 107 J).

Công suất dòng chảy: N = A/t,

N = 30.000.000 J / 60 giây = 500.000 W = 0,5 MW.

Trả lời: N = 0,5MW.

Nhiều động cơ khác nhau có công suất từ một phần trăm và phần mười kilowatt (động cơ của dao cạo điện, máy khâu) đến hàng trăm nghìn kilowatt (tua bin nước và hơi nước).

Bảng 5.

Công suất của một số động cơ, kW.

Mỗi động cơ có một tấm (hộ chiếu động cơ), trên đó ghi một số thông tin về động cơ, bao gồm cả sức mạnh của nó.

Sức mạnh con người ở điều kiện bình thường công việc trung bình là 70-80 W. Khi nhảy hoặc chạy lên cầu thang, một người có thể tạo ra công suất lên tới 730 W, và trong một số trường hợp còn hơn thế nữa.

Từ công thức N = A/t suy ra rằng

Để tính công, cần nhân công suất với thời gian thực hiện công đó.

Ví dụ. Động cơ quạt phòng có công suất 35 watt. Hỏi anh ấy làm được bao nhiêu công việc trong 10 phút?

Hãy viết ra các điều kiện của vấn đề và giải quyết nó.

Được cho:

Giải pháp:

A = 35 W * 600s = 21.000 W * s = 21.000 J = 21 kJ.

Trả lời MỘT= 21 kJ.

Cơ chế đơn giản.

Từ thời xa xưa, con người đã sử dụng nhiều thiết bị khác nhau để thực hiện công việc cơ khí.

Mọi người đều biết rằng một vật nặng (đá, tủ, máy công cụ), không thể di chuyển bằng tay, có thể di chuyển bằng một cây gậy đủ dài - đòn bẩy.

TRÊN ngay bây giờ người ta tin rằng với sự trợ giúp của đòn bẩy ba nghìn năm trước trong quá trình xây dựng các kim tự tháp ở Ai Cập cổ đại di chuyển và nâng những phiến đá nặng lên những tầm cao lớn.

Trong nhiều trường hợp, thay vì nâng một vật nặng lên một độ cao nhất định, nó có thể được lăn hoặc kéo dọc theo cùng độ cao đó. mặt phẳng nghiêng hoặc nâng bằng khối.

Dụng cụ dùng để biến đổi lực gọi là cơ chế .

Các cơ chế đơn giản bao gồm: đòn bẩy và các loại của nó - khối, cổng; mặt phẳng nghiêng và các dạng của nó - nêm, vít. Trong hầu hết các trường hợp, các cơ chế đơn giản được sử dụng để tăng sức mạnh, nghĩa là tăng lực tác động lên cơ thể lên nhiều lần.

Các cơ chế đơn giản được tìm thấy cả trong gia đình và trong tất cả các máy móc công nghiệp và công nghiệp phức tạp dùng để cắt, xoắn và dập các tấm thép lớn hoặc kéo ra những sợi chỉ tốt nhất để tạo ra vải. Các cơ chế tương tự có thể được tìm thấy trong các máy tự động phức tạp hiện đại, máy in và máy đếm.

Đòn bẩy. Cân bằng lực trên đòn bẩy.

Hãy xem xét cơ chế đơn giản và phổ biến nhất - đòn bẩy.

Đòn bẩy là chất rắn, có thể xoay quanh một giá đỡ cố định.

Các hình ảnh cho thấy một công nhân sử dụng xà beng làm đòn bẩy để nâng một vật nặng. Trong trường hợp đầu tiên, người công nhân bị cưỡng bức Fấn vào phần cuối của xà beng B, trong lần thứ hai - nâng cao phần cuối B.

Người công nhân cần phải vượt qua sức nặng của gánh nặng P- Lực có hướng thẳng đứng hướng xuống dưới. Để làm điều này, anh ta quay xà beng quanh một trục đi qua điểm duy nhất. bất độngđiểm phá vỡ là điểm hỗ trợ của nó VỀ. Sức mạnh F, mà người công nhân tác dụng lên đòn bẩy, ít sức mạnh hơn P, do đó người công nhân nhận được đạt được sức mạnh. Sử dụng đòn bẩy, bạn có thể nâng một vật nặng đến mức bạn không thể tự mình nâng nó lên.

Hình vẽ minh họa một đòn bẩy có trục quay là VỀ(điểm tựa) nằm giữa các điểm tác dụng của lực MỘT Và TRONG. Một hình ảnh khác cho thấy sơ đồ của đòn bẩy này. Cả hai lực lượng F 1 và F 2 tác dụng lên đòn bẩy đều hướng về một hướng.

Khoảng cách ngắn nhất giữa điểm tựa và đường thẳng mà lực tác dụng lên đòn bẩy gọi là cánh tay đòn.

Để tìm cánh tay của lực, bạn cần hạ đường vuông góc từ điểm tựa xuống đường tác dụng của lực.

Độ dài của đường vuông góc này sẽ là cánh tay của lực này. Hình vẽ cho thấy rằng viêm khớp- sức mạnh của vai F 1; OB- sức mạnh của vai F 2. Các lực tác dụng lên đòn bẩy có thể làm nó quay quanh trục của nó theo hai hướng: theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Vâng, sức mạnh F 1 xoay cần gạt theo chiều kim đồng hồ và lực F 2 xoay nó ngược chiều kim đồng hồ.

Điều kiện để đòn bẩy ở trạng thái cân bằng dưới tác dụng của các lực tác dụng lên nó có thể được thiết lập bằng thực nghiệm. Cần phải nhớ rằng kết quả tác dụng của một lực không chỉ phụ thuộc vào lực đó. giá trị số(mô đun), mà còn ở điểm mà nó được áp dụng vào cơ thể hoặc cách nó được định hướng.

Các vật nặng khác nhau được treo vào đòn bẩy (xem hình) ở cả hai bên của điểm tựa để mỗi lần đòn bẩy giữ thăng bằng. Các lực tác dụng lên đòn bẩy bằng trọng lượng của các tải trọng này. Đối với mỗi trường hợp, các môđun lực và vai của chúng được đo. Từ kinh nghiệm thể hiện trên Hình 154, rõ ràng lực 2 N cân bằng lực 4 N. Trong trường hợp này, như có thể thấy trên hình, vai có sức bền thấp hơn gấp 2 lần vai có sức mạnh lớn hơn.

Dựa trên những thí nghiệm như vậy, điều kiện (quy luật) cân bằng đòn bẩy đã được thiết lập.

Một đòn bẩy ở trạng thái cân bằng khi các lực tác dụng lên nó tỉ lệ nghịch với các cánh của các lực này.

Quy tắc này có thể được viết dưới dạng công thức:

F 1/F 2 = tôi 2/ tôi 1 ,

Ở đâu F 1Và F 2 - lực tác dụng lên đòn bẩy, tôi 1Và tôi 2 , - vai của các lực này (xem hình).

Quy luật cân bằng đòn bẩy được Archimedes thiết lập vào khoảng năm 287 - 212. BC đ. (nhưng ở đoạn cuối người ta nói rằng người Ai Cập đã sử dụng đòn bẩy? Hoặc ở đây vai trò quan trọng chơi chữ "cài đặt"?)

Từ quy tắc này, ta suy ra rằng một lực nhỏ hơn có thể được dùng để cân bằng một lực lớn hơn bằng đòn bẩy. Giả sử một cánh tay đòn lớn gấp 3 lần cánh tay kia (xem hình). Sau đó, bằng cách tác dụng một lực, chẳng hạn như 400 N vào điểm B, bạn có thể nâng một hòn đá nặng 1200 N. Để nâng một vật nặng hơn nữa, bạn cần tăng chiều dài của cánh tay đòn mà người công nhân tác động lên.

Ví dụ. Dùng đòn bẩy, một công nhân nâng một tấm nặng 240 kg (xem Hình 149). Lực nào anh ta tác dụng lên cánh tay đòn lớn hơn 2,4 m nếu cánh tay đòn nhỏ hơn là 0,6 m?

Hãy viết ra các điều kiện của vấn đề và giải quyết nó.

Được cho:

Giải pháp:

Theo quy luật cân bằng đòn bẩy, F1/F2 = l2/l1, từ đó F1 = F2 l2/l1, trong đó F2 = P là trọng lượng của hòn đá. Trọng lượng đá asd = gm, F = 9,8 N 240 kg ≈ 2400 N

Khi đó, F1 = 2400 N · 0,6/2,4 = 600 N.

Trả lời: F1 = 600N.

Trong ví dụ của chúng ta, người công nhân thắng một lực 2400 N, tác dụng một lực 600 N lên đòn bẩy. Nhưng trong trường hợp này, cánh tay mà người công nhân tác dụng dài hơn cánh tay mà trọng lượng của hòn đá tác dụng lên 4 lần. ( tôi 1 : tôi 2 = 2,4m: 0,6m = 4).

Bằng cách áp dụng quy luật đòn bẩy, một lực nhỏ hơn có thể cân bằng với một lực lớn hơn. Trong trường hợp này, vai của lực nhỏ hơn phải dài hơn vai của lực lớn hơn.

Khoảnh khắc quyền lực.

Bạn đã biết quy luật cân bằng đòn bẩy:

F 1 / F 2 = tôi 2 / tôi 1 ,

Sử dụng tính chất tỉ lệ (tích các phần tử cực trị bằng tích các phần tử ở giữa), ta viết dưới dạng sau:

F 1tôi 1 = F 2 tôi 2 .

Ở vế trái của phương trình là tích của lực F 1 trên vai cô ấy tôi 1, và bên phải - tích của lực F 2 trên vai cô ấy tôi 2 .

Tích của mô đun lực làm quay vật và vai của nó được gọi là khoảnh khắc của lực lượng; nó được ký hiệu bằng chữ M. Điều này có nghĩa là

Một đòn bẩy ở trạng thái cân bằng dưới tác dụng của hai lực nếu mômen lực làm nó quay theo chiều kim đồng hồ là bằng với thời điểm này lực làm nó quay ngược chiều kim đồng hồ.

Quy tắc này được gọi là quy luật của khoảnh khắc , có thể viết dưới dạng công thức:

M1 = M2

Thật vậy, trong thí nghiệm mà chúng tôi đã xem xét (§ 56), các lực tác dụng bằng 2 N và 4 N, vai của chúng lần lượt có áp suất đòn bẩy là 4 và 2, tức là mômen của các lực này là như nhau khi đòn bẩy ở trạng thái cân bằng .

Mômen của lực, giống như bất kỳ đại lượng vật lý nào, đều có thể đo được. Đơn vị mô men lực được lấy là mô men lực 1 N, cánh tay của nó chính xác là 1 m.

Đơn vị này được gọi là mét newton (N m).

Mômen lực đặc trưng cho tác dụng của một lực và chứng tỏ rằng nó phụ thuộc đồng thời vào cả mô đun của lực và lực đòn bẩy của nó. Thật vậy, chẳng hạn, chúng ta đã biết rằng tác dụng của một lực lên một cánh cửa phụ thuộc cả vào độ lớn của lực và vào vị trí tác dụng lực. Cửa càng dễ xoay thì lực tác dụng lên nó càng xa trục quay. Tốt hơn là tháo đai ốc bằng cờ lê dài hơn là dùng cờ lê ngắn. Việc nhấc một cái xô lên khỏi giếng càng dễ dàng thì tay cầm của cổng càng dài, v.v.

Đòn bẩy trong công nghệ, cuộc sống hàng ngày và thiên nhiên.

Quy luật đòn bẩy (hoặc quy tắc khoảnh khắc) làm nền tảng cho hành động các loại các công cụ và thiết bị được sử dụng trong công nghệ và cuộc sống hàng ngày cần tăng cường sức mạnh hoặc khả năng di chuyển.

Chúng ta có được sức mạnh khi làm việc với chiếc kéo. Kéo - đây là một đòn bẩy(hình), trục quay của nó xảy ra thông qua một vít nối cả hai nửa của chiếc kéo. Lực lượng hành động F 1 là sức mạnh cơ bắp của bàn tay người cầm kéo. phản lực F 2 là lực cản của vật liệu bị cắt bằng kéo. Tùy thuộc vào mục đích của chiếc kéo, thiết kế của chúng khác nhau. Kéo văn phòng, được thiết kế để cắt giấy, có lưỡi dài và tay cầm có chiều dài gần như nhau. Không cần cắt giấy sức mạnh to lớn, và với một lưỡi dao dài sẽ thuận tiện hơn khi cắt theo đường thẳng. Kéo cắt kim loại tấm (hình.) có tay cầm dài hơn nhiều so với lưỡi dao, vì lực cản của kim loại lớn và vai được sử dụng để cân bằng nó lực lượng hành động phải tăng lên đáng kể. Hơn sự khác biệt hơn giữa chiều dài tay cầm và khoảng cách của phần cắt và trục quay trong máy cắt dây(Hình.), được thiết kế để cắt dây.

Đòn bẩy nhiều loại có sẵn trên nhiều xe ô tô. Tay cầm của máy may, bàn đạp hoặc phanh tay của xe đạp, bàn đạp của ô tô và máy kéo, và các phím của đàn piano đều là những ví dụ về đòn bẩy được sử dụng trong các máy móc và công cụ này.

Ví dụ về việc sử dụng đòn bẩy là tay cầm của bàn kẹp và bàn làm việc, đòn bẩy của máy khoan, v.v.

Hoạt động của cân đòn bẩy dựa trên nguyên lý đòn bẩy (Hình 1). Thang đo đào tạo được hiển thị trong Hình 48 (tr. 42) hoạt động như đòn bẩy cánh tay bằng nhau . TRONG cân thập phân Vai treo cốc có tạ dài hơn vai mang vật nặng gấp 10 lần. Điều này làm cho việc cân tải lớn dễ dàng hơn nhiều. Khi cân một vật nặng theo thang thập phân, bạn nên nhân khối lượng của các vật nặng với 10.

Thiết bị cân định lượng xe chở hàngô tô cũng dựa trên quy luật đòn bẩy.

Đòn bẩy cũng được tìm thấy trong các bộ phận khác nhau cơ thể động vật và con người. Ví dụ như đây là cánh tay, chân, hàm. Nhiều đòn bẩy có thể được tìm thấy trong cơ thể côn trùng (bằng cách đọc sách về côn trùng và cấu trúc cơ thể của chúng), chim và trong cấu trúc của thực vật.

Áp dụng định luật cân bằng đòn bẩy vào vật nặng.

KhốiĐó là một bánh xe có rãnh, được gắn vào một giá đỡ. Một sợi dây, cáp hoặc dây xích được truyền dọc theo máng của khối.

Khối cố định Đây là khối có trục cố định và không tăng giảm khi nâng tải (Hình).

Một khối cố định có thể được coi như một đòn bẩy có vũ khí bằng nhau, trong đó các lực tác dụng bằng bán kính của bánh xe (Hình): OA = OB = r. Một khối như vậy không mang lại sức mạnh. ( F 1 = F 2), nhưng cho phép bạn thay đổi hướng của lực. Khối di chuyển - đây là một khối. trục của nó tăng và giảm cùng với tải (Hình.). Hình minh họa đòn bẩy tương ứng: VỀ- điểm tựa của đòn bẩy, viêm khớp- sức mạnh của vai R Và OB- sức mạnh của vai F. Kể từ khi vai OB 2 lần vai viêm khớp, thì sức mạnh F lực ít hơn 2 lần R:

F = P/2 .

Như vậy, khối di chuyển giúp tăng sức mạnh gấp 2 lần .

Điều này có thể được chứng minh bằng cách sử dụng khái niệm mô men lực. Khi vật ở trạng thái cân bằng thì momen của lực F Và R bằng nhau. Nhưng bờ vai sức mạnh Fđòn bẩy gấp 2 lần R, và do đó, bản thân sức mạnh F lực ít hơn 2 lần R.

Thông thường, trong thực tế, người ta sử dụng sự kết hợp giữa khối cố định và khối di động (Hình.). Khối cố định chỉ được sử dụng để thuận tiện. Nó không làm tăng lực nhưng nó làm thay đổi hướng của lực. Ví dụ, nó cho phép bạn nâng một vật nặng khi đứng trên mặt đất. Điều này có ích cho nhiều người hoặc công nhân. Tuy nhiên, nó mang lại sức mạnh gấp 2 lần so với bình thường!

Bình đẳng trong công việc khi sử dụng các cơ chế đơn giản. “Quy tắc vàng” của cơ khí.

Các cơ chế đơn giản mà chúng ta đã xem xét được sử dụng khi thực hiện công trong trường hợp cần cân bằng một lực khác bằng tác dụng của một lực.

Đương nhiên, câu hỏi được đặt ra: trong khi mang lại lợi ích về sức mạnh hoặc con đường, chẳng phải các cơ chế đơn giản sẽ mang lại lợi ích trong công việc sao? Câu trả lời cho câu hỏi này có thể được rút ra từ kinh nghiệm.

Bằng cách cân bằng hai lực có độ lớn khác nhau lên một đòn bẩy F 1 và F 2 (hình), đặt cần chuyển động. Hóa ra là đồng thời điểm tác dụng của lực nhỏ hơn F 2 đi xa hơn S 2, và điểm tác dụng của lực lớn hơn F 1 - con đường ngắn hơn S 1. Sau khi đo những đường đi và mô đun lực này, chúng ta thấy rằng những đường đi qua các điểm tác dụng của lực lên đòn bẩy tỷ lệ nghịch với các lực:

S 1 / S 2 = F 2 / F 1.

Do đó, tác động lên cánh tay dài của đòn bẩy, chúng ta có được sức mạnh, nhưng đồng thời chúng ta cũng mất đi một lượng tương tự trên đường đi.

Sản phẩm của lực F trên đường S có công việc. Các thí nghiệm của chúng tôi cho thấy công thực hiện bởi các lực tác dụng lên đòn bẩy bằng nhau:

F 1 S 1 = F 2 S 2, tức là MỘT 1 = MỘT 2.

Vì thế, Khi sử dụng đòn bẩy, bạn sẽ không thể giành chiến thắng trong công việc.

Bằng cách sử dụng đòn bẩy, chúng ta có thể đạt được sức mạnh hoặc khoảng cách. Bằng cách tác dụng lực lên cánh tay ngắn của đòn bẩy, chúng ta đạt được khoảng cách nhưng lại giảm đi một lượng sức mạnh tương đương.

Có một truyền thuyết kể rằng Archimedes, vui mừng vì phát hiện ra quy luật đòn bẩy, đã thốt lên: “Hãy cho tôi một điểm tựa và tôi sẽ lật ngược Trái đất!”

Tất nhiên, Archimedes không thể đương đầu với một nhiệm vụ như vậy ngay cả khi ông được giao cho một điểm tựa (đáng lẽ phải ở bên ngoài Trái đất) và một đòn bẩy có độ dài cần thiết.

Để nâng trái đất lên chỉ 1 cm, cánh tay dài của đòn bẩy sẽ phải mô tả một vòng cung có chiều dài khổng lồ. Chẳng hạn, sẽ phải mất hàng triệu năm để di chuyển đầu dài của đòn bẩy dọc theo đường này với tốc độ 1 m/s!

Không mang lại cho bạn bất kỳ lợi ích nào trong công việc khối cố định, điều này dễ dàng được xác minh bằng thực nghiệm (xem hình). Cách, điểm kháứng dụng lực lượng F Và F, giống nhau, các lực như nhau, có nghĩa là công như nhau.

Bạn có thể đo và so sánh công việc được thực hiện với sự trợ giúp của khối chuyển động. Để nâng một tải lên độ cao h bằng một khối di động, cần phải di chuyển đầu sợi dây có gắn lực kế, như kinh nghiệm cho thấy (Hình.), lên độ cao 2h.

Như vậy, tăng sức mạnh gấp 2 lần, trên đường đi họ sẽ mất gấp 2 lần, do đó, khối di chuyển không mang lại công.

Thực tiễn hàng thế kỷ đã chứng minh rằng Không có cơ chế nào mang lại hiệu quả về mặt hiệu suất. Họ sử dụng nhiều cơ chế khác nhau để giành chiến thắng về sức mạnh hoặc du lịch, tùy thuộc vào điều kiện làm việc.

Các nhà khoa học cổ xưa đã biết một quy luật có thể áp dụng cho mọi cơ chế: Dù thắng về sức mạnh bao nhiêu lần thì chúng ta thua về khoảng cách cũng bằng nhau. Quy luật này được gọi là “quy tắc vàng” của cơ học.

Hiệu quả của cơ chế

Khi xem xét thiết kế và hoạt động của đòn bẩy, chúng tôi không tính đến ma sát cũng như trọng lượng của đòn bẩy. trong này điều kiện lý tưởng công do lực tác dụng thực hiện (chúng ta sẽ gọi công này là công đầy), bằng hữu ích làm việc để nâng tải hoặc vượt qua mọi lực cản.

Trong thực tế, tổng công do một cơ cấu thực hiện luôn lớn hơn một chút so với công hữu ích.

Một phần công được thực hiện nhờ lực ma sát trong cơ cấu và bằng cách chuyển động các bộ phận riêng lẻ của nó. Vì vậy, khi sử dụng khối di động, bạn phải thực hiện thêm công để nâng bản thân khối, nâng sợi dây và xác định lực ma sát trong trục của khối.

Dù chúng ta sử dụng cơ chế nào thì công việc hữu ích được thực hiện với sự trợ giúp của nó luôn chỉ chiếm một phần trong tổng số công việc. Điều này có nghĩa là, biểu thị công việc hữu ích bằng chữ Ap, tổng công việc (đã sử dụng) bằng chữ Az, chúng ta có thể viết:

Hướng lên< Аз или Ап / Аз < 1.

Tỷ lệ công việc hữu ích so với công việc toàn thời gian gọi là hiệu suất của cơ chế.

Hệ số hiệu quả được viết tắt là hiệu quả.

Hiệu suất = Ap/Az.

Hiệu quả thường được biểu thị bằng phần trăm và được ký hiệu là chữ cái Hy Lạpη, nó được đọc là “cái này”:

η = Ap/Az · 100%.

Ví dụ: Một vật có khối lượng 100kg được treo trên tay ngắn của một đòn bẩy. Để nâng nó lên, tác dụng một lực 250 N lên cánh tay dài lên độ cao h1 = 0,08 m và điểm tác dụng. động lực thả rơi ở độ cao h2 = 0,4 m. Tính hiệu suất của đòn bẩy.

Hãy viết ra các điều kiện của vấn đề và giải quyết nó.

Được cho :

Giải pháp :

η = Ap/Az · 100%.

Tổng công (đã tiêu tốn) Az = Fh2.

Công việc có ích Ap = Рh1

P = 9,8 100 kg ≈ 1000 N.

Ap = 1000 N · 0,08 = 80 J.

Az = 250 N · 0,4 m = 100 J.

η = 80J/100J 100% = 80%.

Trả lời : η = 80%.

Nhưng " quy tắc vàng"cũng được thực hiện trong trường hợp này. Một phần công hữu ích - 20% trong số đó - được dùng để khắc phục ma sát trong trục của đòn bẩy và lực cản không khí, cũng như vào chuyển động của chính đòn bẩy.

Hiệu suất của bất kỳ cơ chế nào luôn nhỏ hơn 100%. Khi thiết kế các cơ chế, mọi người cố gắng tăng hiệu quả của chúng. Để đạt được điều này, ma sát trong các trục của cơ cấu và trọng lượng của chúng sẽ giảm đi.

Năng lượng.

Trong các nhà máy, xí nghiệp, máy móc, máy móc được dẫn động bằng động cơ điện, tiêu thụ năng lượng điện (do đó có tên gọi như vậy).

Một lò xo bị nén (Hình.), khi được duỗi thẳng, sẽ hoạt động, nâng tải lên độ cao hoặc làm cho xe chuyển động.

Một tải trọng tĩnh được nâng lên trên mặt đất không sinh công, nhưng nếu tải trọng này rơi xuống, nó có thể sinh công (ví dụ, nó có thể đóng một cái cọc xuống đất).

Mọi vật chuyển động đều có khả năng thực hiện công. Như vậy, một quả cầu thép A (hình) lăn xuống từ một mặt phẳng nghiêng, va vào khối gỗ B, làm nó di chuyển được một quãng đường nhất định. Đồng thời, công việc được thực hiện.

Nếu một vật thể hoặc một số vật thể tương tác (một hệ thống vật thể) có thể thực hiện công thì chúng được cho là có năng lượng.

Năng lượng - một đại lượng vật lý cho biết một cơ thể (hoặc một số cơ thể) có thể thực hiện được bao nhiêu công. Năng lượng được biểu thị trong hệ SI theo cùng đơn vị với công, tức là theo jun.

Làm sao công việc tuyệt vời một cơ thể có thể hoàn thành được thì nó càng sở hữu nhiều năng lượng.

Khi công việc được thực hiện, năng lượng của cơ thể thay đổi. Công việc được thực hiện bằng với sự thay đổi năng lượng.

Thế năng và động năng.

Tiềm năng (từ lat. hiệu lực - khả năng) năng lượng là năng lượng được xác định bởi vị trí tương đối của các vật thể và các bộ phận tương tác của cùng một vật thể.

Chẳng hạn, thế năng được sở hữu bởi một vật được nâng lên so với bề mặt Trái đất, bởi vì năng lượng phụ thuộc vào vị trí lẫn nhau anh ấy và Trái đất. và sự hấp dẫn lẫn nhau của chúng. Nếu chúng ta xét thế năng của một vật nằm trên Trái đất, bằng 0, Cái đó năng lượng tiềm năng của một vật được nâng lên một độ cao nhất định sẽ được xác định bởi công do trọng lực thực hiện khi vật rơi xuống Trái đất. Hãy để chúng tôi biểu thị năng lượng tiềm năng của cơ thể E n, bởi vì E = A, và công, như chúng ta đã biết, bằng tích của lực và đường đi, khi đó

A = Fh,

Ở đâu F- trọng lực.

Điều này có nghĩa là thế năng En bằng:

E = Fh, hoặc E = gmh,

Ở đâu g- gia tốc rơi tự do, tôi- trọng lượng cơ thể, h- độ cao mà cơ thể được nâng lên.

Nước ở các con sông được giữ bởi các con đập có thế năng rất lớn. Khi rơi xuống, nước hoạt động, làm quay tua-bin mạnh mẽ của các nhà máy điện.

Thế năng của búa cùi dừa (Hình.) được sử dụng trong xây dựng để thực hiện công việc đóng cọc.

Khi mở cửa bằng lò xo, công việc kéo căng (hoặc nén) lò xo được thực hiện. Do năng lượng thu được, lò xo co lại (hoặc duỗi thẳng) hoạt động, đóng cửa lại.

Ví dụ, năng lượng của các lò xo nén và không xoắn được sử dụng trong đồng hồ, các đồ chơi lên dây cót khác nhau, v.v.

Bất kỳ vật thể biến dạng đàn hồi nào cũng có thế năng. Thế năng của khí nén được sử dụng trong hoạt động của động cơ nhiệt, trong máy khoan búa được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp khai thác mỏ, làm đường, đào đất cứng, v.v.

Năng lượng mà một cơ thể sở hữu do chuyển động của nó được gọi là động năng (từ tiếng Hy Lạp.động lực học - chuyển động) năng lượng.

Động năng của một vật được ký hiệu bằng chữ EĐẾN.

Nước chuyển động, làm quay tua-bin của nhà máy thủy điện, tiêu hao động năng và sinh công. Không khí chuyển động, gió cũng có động năng.

Động năng phụ thuộc vào cái gì? Hãy chuyển sang trải nghiệm (xem hình). Nếu bạn lăn quả bóng A từ độ cao khác nhau, thì bạn có thể nhận thấy rằng quả bóng lăn ở độ cao càng lớn thì tốc độ của nó càng lớn và nó di chuyển khối càng xa, tức là nó thực hiện được nhiều công hơn. Điều này có nghĩa là động năng của một vật phụ thuộc vào tốc độ của nó.

Do tốc độ của nó, một viên đạn bay có động năng cao.

Động năng của một vật cũng phụ thuộc vào khối lượng của nó. Chúng ta hãy thực hiện lại thí nghiệm, nhưng chúng ta sẽ lăn một quả bóng khác có khối lượng lớn hơn từ mặt phẳng nghiêng. Thanh B sẽ tiến xa hơn, tức là sẽ làm được nhiều việc hơn. Điều này có nghĩa là động năng của quả bóng thứ hai lớn hơn động năng của quả bóng thứ nhất.

Làm sao khối lượng lớn hơn cơ thể và tốc độ di chuyển của nó thì động năng của nó càng lớn.

Để xác định động năng của một vật, người ta sử dụng công thức:

Ek = mv^2 /2,

Ở đâu tôi- trọng lượng cơ thể, v- tốc độ chuyển động của cơ thể.

Động năng của cơ thể được sử dụng trong công nghệ. Như đã đề cập, lượng nước được con đập giữ lại có tiềm năng rất lớn. Khi nước rơi từ đập xuống, nó chuyển động và có cùng động năng cao. Nó điều khiển một tuabin kết nối với máy phát điện. Do động năng của nước sẽ tạo ra năng lượng điện.

Năng lượng của nước chuyển động có giá trị lớn V. kinh tế quốc dân. Năng lượng này được sử dụng bởi các nhà máy thủy điện mạnh mẽ.

Năng lượng của nước rơi là nguồn năng lượng thân thiện với môi trường, không giống như năng lượng nhiên liệu.

Tất cả các vật thể trong tự nhiên, so với giá trị 0 thông thường, đều có thế năng hoặc động năng, và đôi khi cả hai cùng nhau. Ví dụ, một chiếc máy bay đang bay có cả động năng và thế năng so với Trái đất.

Chúng ta đã làm quen với hai loại năng lượng cơ học. Các loại năng lượng khác (điện, năng lượng bên trong, v.v.) sẽ được thảo luận trong các phần khác của khóa học vật lý.

Sự biến đổi một loại cơ năng thành một loại cơ năng khác.

Hiện tượng biến đổi một dạng cơ năng này sang dạng cơ năng khác rất thuận tiện quan sát trên thiết bị như hình vẽ. Bằng cách cuộn sợi vào trục, đĩa thiết bị sẽ được nâng lên. Một cái đĩa được nâng lên cao có một thế năng nào đó. Nếu bạn buông nó ra, nó sẽ quay tròn và bắt đầu rơi xuống. Khi nó rơi xuống, thế năng của đĩa giảm nhưng đồng thời động năng của nó tăng lên. Vào cuối mùa thu, đĩa có động năng dự trữ đến mức nó có thể tăng trở lại độ cao gần như trước đó. (Một phần năng lượng được dùng để chống lại lực ma sát nên đĩa không đạt được độ cao ban đầu.) Sau khi nâng lên, đĩa lại rơi xuống rồi lại nâng lên. Trong thí nghiệm này, khi đĩa di chuyển xuống dưới, thế năng của nó chuyển thành động năng và khi nó di chuyển lên trên, động năng chuyển thành thế năng.

Sự biến đổi năng lượng từ loại này sang loại khác cũng xảy ra khi hai vật đàn hồi va chạm vào nhau, ví dụ như một quả bóng cao su trên sàn hoặc một quả bóng thép trên một tấm thép.

Nếu bạn nhấc một quả cầu thép (cơm) lên trên một tấm thép và thả nó ra khỏi tay thì nó sẽ rơi xuống. Khi quả bóng rơi xuống, thế năng của nó giảm đi và động năng của nó tăng lên khi tốc độ của quả bóng tăng lên. Khi quả bóng chạm vào đĩa thì cả quả bóng và đĩa đều bị nén lại. Động năng mà quả bóng có sẽ biến thành thế năng của tấm nén và quả cầu bị nén. Khi đó, nhờ tác dụng của lực đàn hồi, tấm và quả cầu sẽ có hình dạng ban đầu. Quả bóng sẽ bật ra khỏi tấm và thế năng của chúng lại chuyển thành động năng của quả bóng: quả bóng sẽ nảy lên với tốc độ gần như tốc độ bằng nhau, thứ mà anh ta sở hữu tại thời điểm va chạm với tấm sàn. Khi quả bóng bay lên cao, tốc độ của quả bóng và do đó động năng của nó giảm đi, trong khi thế năng tăng lên. Sau khi bật ra khỏi tấm, quả bóng bay lên gần bằng độ cao mà nó bắt đầu rơi. Tại điểm cao nhất của quá trình nâng lên, toàn bộ động năng của nó sẽ lại chuyển thành thế năng.

Các hiện tượng tự nhiên thường đi kèm với sự biến đổi từ loại năng lượng này sang loại năng lượng khác.

Năng lượng có thể được truyền từ cơ thể này sang cơ thể khác. Vì vậy, ví dụ, khi bắn cung, thế năng dây cung căng biến thành động năng của mũi tên bay.

Bạn có biết công việc là gì không? Không còn nghi ngờ gì nữa. Mọi người đều biết công việc là gì, miễn là anh ta sinh ra và sống trên hành tinh Trái đất. Công việc cơ khí là gì?

Khái niệm này cũng được hầu hết mọi người trên hành tinh biết đến, mặc dù một số cá nhân và có một sự hiểu biết khá mơ hồ về quá trình này. Nhưng bây giờ chúng ta không nói về họ. Hơn số nhỏ hơn mọi người không biết nó là gì công việc cơ khí theo quan điểm vật lý. Trong vật lý, công việc cơ khí không phải là lao động của con người để kiếm thức ăn, nó là một đại lượng vật lý có thể hoàn toàn không liên quan đến con người hoặc bất kỳ sinh vật sống nào khác. Làm sao vậy? Hãy tìm ra nó ngay bây giờ.

Công việc cơ khí trong vật lý

Hãy đưa ra hai ví dụ. Trong ví dụ đầu tiên, nước sông khi gặp vực thẳm sẽ đổ xuống ầm ĩ dưới dạng thác nước. Ví dụ thứ hai là một người đàn ông dang rộng tay ôm một vật nặng, chẳng hạn như giữ mái nhà gãy trên hiên một ngôi nhà nông thôn khỏi bị đổ, trong khi vợ con anh ta đang điên cuồng tìm kiếm thứ gì đó để đỡ nó. Công việc cơ khí được thực hiện khi nào?

Định nghĩa công cơ khí

Hầu như tất cả mọi người sẽ không ngần ngại trả lời: trong phần thứ hai. Và họ sẽ sai. Điều ngược lại là đúng. Trong vật lý, công cơ học được mô tả các định nghĩa sau: công cơ học được thực hiện khi có một lực tác dụng lên vật và nó chuyển động. Công cơ học tỷ lệ thuận với lực tác dụng và quãng đường đi được.

Công thức công cơ khí

Công cơ học được xác định theo công thức:

trong đó A là công việc,
F - sức mạnh,
s là quãng đường đi được

Vì vậy, bất chấp mọi chủ nghĩa anh hùng của người giữ mái nhà mệt mỏi, công anh ta thực hiện bằng 0, nhưng nước rơi dưới tác dụng của trọng lực từ một vách đá cao mới thực hiện công cơ học nhất. Nghĩa là, nếu chúng ta đẩy một chiếc tủ nặng không thành công, thì công chúng ta đã thực hiện theo quan điểm vật lý sẽ bằng 0, mặc dù thực tế là chúng ta đã tác dụng rất nhiều lực. Nhưng nếu chúng ta di chuyển cái tủ đi một khoảng nhất định thì chúng ta sẽ thực hiện được công việc tương đương với sản phẩm tác dụng lực theo quãng đường mà chúng ta di chuyển cơ thể.

Đơn vị công là 1 J. Đây là công được thực hiện bởi một lực 1 newton để di chuyển một vật đi được quãng đường 1 m. Nếu hướng của lực tác dụng trùng với hướng chuyển động của vật thì lực này. thực hiện công việc tích cực. Một ví dụ là khi chúng ta đẩy một vật và nó chuyển động. Và trong trường hợp khi một lực tác dụng theo hướng ngược lại với chuyển động của vật, chẳng hạn như lực ma sát, thì lực này thực hiện công âm. Nếu lực tác dụng không ảnh hưởng đến chuyển động của vật thể theo bất kỳ cách nào thì lực do công này thực hiện bằng 0.

Trước khi tìm hiểu chủ đề “Đo lường công việc như thế nào”, cần phải làm rút lui nhỏ. Mọi thứ trên thế giới này đều tuân theo các định luật vật lý. Mọi quá trình hoặc hiện tượng đều có thể được giải thích dựa trên các định luật vật lý nhất định. Đối với mỗi đại lượng đo có một đơn vị mà nó thường được đo. Đơn vị đo lường là không đổi và có cùng ý nghĩa trên toàn thế giới.

Lý do cho điều này là như sau. Vào năm 1960, tại Đại hội đồng lần thứ 11 về Cân nặng và Đo lường, một hệ thống đo lường đã được thông qua và được công nhận trên toàn thế giới. Hệ thống này được đặt tên là Le Système International d'Unités, SI (SI System International). Hệ thống này đã trở thành cơ sở để xác định các đơn vị đo lường được chấp nhận trên toàn thế giới và mối quan hệ của chúng.

Thuật ngữ vật lý và thuật ngữ

Trong vật lý, đơn vị đo công của lực được gọi là J (Joule), để vinh danh nhà vật lý người Anh James Joule, người đã có đóng góp to lớn cho sự phát triển của nhánh nhiệt động lực học trong vật lý. một Joule bằng với công việcđược tạo ra bởi một lực một N (Newton), khi ứng dụng của nó di chuyển một M (mét) theo hướng của lực. Một N (Newton) bằng lực, với khối lượng một kg (kg), với gia tốc một m/s2 (mét trên giây) theo hướng của lực.

Xin cho biết. Trong vật lý, mọi thứ đều được kết nối với nhau; thực hiện bất kỳ công việc nào đều liên quan đến việc thực hiện các hành động bổ sung. Ví dụ, chúng ta có thể lấy một chiếc quạt gia dụng. Khi cắm quạt vào, cánh quạt bắt đầu quay. Các cánh quay ảnh hưởng đến luồng không khí, khiến nó chuyển động có hướng. Đây là kết quả của công việc. Nhưng để thực hiện công thì cần có sự tác động của các ngoại lực khác, nếu không có lực đó thì không thể thực hiện được. Chúng bao gồm dòng điện, công suất, điện áp và nhiều giá trị liên quan khác.

Về cốt lõi, dòng điện là chuyển động có trật tự của các electron trong dây dẫn trong một đơn vị thời gian. Dòng điện dựa trên các hạt tích điện dương hoặc âm. Chúng được gọi là điện tích. Ký hiệu là các chữ cái C, q, Kl (Coulomb), được đặt theo tên của nhà khoa học và nhà phát minh người Pháp Charles Coulomb. Trong hệ SI, nó là đơn vị đo số lượng electron tích điện. 1 Cl bằng khối lượng các hạt mang điện chạy qua mặt cắt ngang dây dẫn trong một đơn vị thời gian. Đơn vị thời gian là một giây. Công thức tính điện tích được thể hiện ở hình dưới đây.

Cường độ dòng điện được biểu thị bằng chữ A (ampe). Ampe là một đơn vị vật lý đặc trưng cho phép đo công của lực dùng để di chuyển các điện tích dọc theo dây dẫn. Tại cốt lõi của nó, dòng điện- đây là sự chuyển động có trật tự của các electron trong vật dẫn dưới tác dụng của trường điện từ. Chất dẫn điện là một vật liệu hoặc muối nóng chảy (chất điện phân) có ít điện trở đối với sự truyền qua của các electron. Cường độ dòng điện bị ảnh hưởng bởi hai yếu tố đại lượng vật lý: điện áp và điện trở. Chúng sẽ được thảo luận dưới đây. Cường độ dòng điện luôn tỷ lệ thuận với điện áp và tỷ lệ nghịch với điện trở.

Như đã đề cập ở trên, dòng điện là chuyển động có trật tự của các electron trong dây dẫn. Nhưng có một sắc thái: đối với chuyển động của họ, bạn cần tác động nhất định. Hiệu ứng này được tạo ra bằng cách tạo ra sự khác biệt tiềm năng. Điện tích có thể tích cực hoặc tiêu cực. Điện tích dương luôn phấn đấu điện tích âm. Điều này là cần thiết cho sự cân bằng của hệ thống. Sự chênh lệch giữa số lượng hạt tích điện dương và âm được gọi là điện áp.

Công suất là lượng năng lượng tiêu tốn để thực hiện một J (Joule) công trong khoảng thời gian một giây. Đơn vị đo trong vật lý được ký hiệu là W (Watt), trong hệ SI W (Watt). Vì năng lượng điện được xem xét nên đây là giá trị của chi phí sử dụng năng lượng điệnđể thực hiện hành động nhất định trong một khoảng thời gian.

Trong vật lý, khái niệm “công” có một định nghĩa khác với định nghĩa được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. Đặc biệt, thuật ngữ “công việc” được sử dụng khi sức mạnh thể chất làm cho vật chuyển động. Nói chung, nếu lực lượng mạnh mẽ làm cho một vật chuyển động rất xa thì sẽ thực hiện được rất nhiều công. Và nếu lực nhỏ hoặc vật không chuyển động xa lắm thì chỉ công việc nhỏ. Lực có thể được tính bằng công thức: Công = F × D × cosin(θ), trong đó F = lực (tính bằng Newton), D = độ dịch chuyển (tính bằng mét) và θ = góc giữa vectơ lực và hướng chuyển động.

bước

Phần 1

Tìm giá trị của công việc theo một chiều

Tìm hướng của vectơ lực và hướng chuyển động.Để bắt đầu, điều quan trọng trước tiên là phải xác định xem vật đang chuyển động theo hướng nào, cũng như lực tác dụng ở đâu. Hãy nhớ rằng các vật thể không phải lúc nào cũng chuyển động theo lực tác dụng lên chúng - ví dụ: nếu bạn kéo một chiếc xe đẩy nhỏ bằng tay cầm, thì bạn sẽ tác dụng một lực chéo (nếu bạn cao hơn chiếc xe) để di chuyển nó về phía trước . Tuy nhiên, trong phần này chúng ta sẽ giải quyết các tình huống trong đó lực (công sức) và chuyển động của một vật có cùng một hướng. Để biết thông tin về cách tìm việc làm khi những mục này Không có cùng hướng, đọc dưới đây.
- Để làm cho quá trình này dễ hiểu, chúng ta hãy làm theo một vấn đề ví dụ. Giả sử một chiếc xe đồ chơi được một đoàn tàu kéo thẳng về phía trước nó. Trong trường hợp này, vectơ lực và hướng chuyển động của tàu hướng về cùng một đường - phía trước. Trong các bước tiếp theo, chúng tôi sẽ sử dụng thông tin này để giúp tìm công việc được thực hiện bởi đối tượng.
Tìm độ dời của vật. Biến D hoặc offset đầu tiên mà chúng ta cần cho công thức tính thường dễ tìm. Độ dời đơn giản là khoảng cách mà lực làm cho vật chuyển động khỏi nó vị trí bắt đầu. TRONG nhiệm vụ giáo dục thông tin này thường được cho trước (đã biết) hoặc có thể được suy ra (tìm thấy) từ thông tin khác trong bài toán. TRONG cuộc sống thực tất cả những gì bạn phải làm để tìm độ dịch chuyển là đo khoảng cách mà vật chuyển động.
- Lưu ý rằng đơn vị khoảng cách phải tính bằng mét trong công thức tính công.
- Trong ví dụ về đoàn tàu đồ chơi của chúng ta, giả sử chúng ta tìm công do đoàn tàu thực hiện khi nó chạy dọc theo đường ray. Nếu nó bắt đầu tại một điểm nhất định và dừng lại ở vị trí cách đường khoảng 2 mét thì chúng ta có thể sử dụng 2 mét cho giá trị "D" của chúng ta trong công thức.
Tìm lực tác dụng lên vật. Tiếp theo, tìm độ lớn lực được sử dụng để di chuyển vật thể. Đây là thước đo "sức mạnh" của lực - độ lớn của nó càng lớn thì lực đẩy của vật càng lớn và gia tốc càng nhanh. Nếu độ lớn của lực không được cung cấp, nó có thể được suy ra từ khối lượng và gia tốc của chuyển vị (giả sử không có lực xung đột nào khác tác dụng lên nó) bằng công thức F = M × A.
- Lưu ý rằng đơn vị của lực phải là Newton để tính công thức.
- Trong ví dụ của chúng ta, giả sử rằng chúng ta không biết độ lớn của lực. Tuy nhiên, hãy giả sử rằng chúng tôi biết rằng đoàn tàu đồ chơi có khối lượng 0,5 kg và một lực làm cho nó tăng tốc với tốc độ 0,7 mét/giây 2 . Trong trường hợp này, chúng ta có thể tìm giá trị bằng cách nhân M × A = 0,5 × 0,7 = 0,35 Newton.
Nhân lực x Khoảng cách. Khi bạn biết lượng lực tác dụng lên vật thể và khoảng cách nó đã di chuyển, phần còn lại thật dễ dàng. Đơn giản chỉ cần nhân hai giá trị này với nhau để có được giá trị công việc.
- Đã đến lúc giải quyết vấn đề ví dụ của chúng tôi. Với giá trị lực là 0,35 Newton và giá trị dịch chuyển là 2 mét, câu trả lời của chúng ta là một câu hỏi phép nhân đơn giản: 0,35 × 2 = 0,7 Joule.
- Bạn có thể nhận thấy rằng trong công thức đưa ra ở phần giới thiệu có phần bổ sung theo công thức: cosin (θ). Như đã thảo luận ở trên, trong ví dụ này lực và hướng chuyển động được tác dụng theo cùng một hướng. Điều này có nghĩa là góc giữa chúng là 0 o. Vì cosine(0) = 1 nên chúng ta không cần phải đưa nó vào - chúng ta chỉ cần nhân với 1.
Thể hiện câu trả lời của bạn bằng Joules. Trong vật lý, các giá trị của công (và một số đại lượng khác) hầu như luôn được tính bằng đơn vị gọi là Joule. Một joule được định nghĩa là 1 Newton lực tác dụng trên một mét, hay nói cách khác là 1 Newton × mét. Điều này có ý nghĩa - vì bạn đang nhân khoảng cách với lực, nên điều hợp lý là câu trả lời bạn nhận được sẽ có đơn vị đo bằng đơn vị độ lớn lực của bạn nhân với khoảng cách.

Phần 2
Tính công bằng lực góc
1. Tìm lực và chuyển vị như bình thường.Ở trên chúng ta đã giải quyết một vấn đề trong đó một vật chuyển động cùng hướng với lực tác dụng lên nó. Trong thực tế, điều này không phải lúc nào cũng đúng. Trong trường hợp lực và chuyển động của một vật theo hai hướng khác nhau thì sự khác biệt giữa hai hướng cũng phải được tính vào phương trình để thu được kết quả chính xác. Đầu tiên, hãy tìm độ lớn của lực và độ dịch chuyển của vật như bạn thường làm.
  - Hãy xem xét một vấn đề ví dụ khác. Trong trường hợp này, giả sử chúng ta đang kéo đoàn tàu đồ chơi về phía trước như trong ví dụ ở trên, nhưng lần này chúng ta thực sự đang kéo lên trên theo một góc chéo. TRONG bước tiếp theo chúng ta sẽ tính đến điều này, nhưng bây giờ chúng ta sẽ tập trung vào những điều cơ bản: chuyển động của đoàn tàu và độ lớn của lực tác dụng lên nó. Vì mục đích của chúng ta, giả sử lực có độ lớn 10 Newton và anh ấy cũng lái chiếc xe đó 2 mét tiến lên như trước.
2. Tìm góc giữa vectơ lực và độ dời. Không giống như các ví dụ trên với lực có hướng khác với hướng chuyển động của vật, bạn cần tìm sự khác biệt giữa hai hướng về góc giữa chúng. Nếu thông tin này không được cung cấp cho bạn, bạn có thể cần phải tự mình đo góc hoặc suy ra nó từ thông tin khác trong bài toán.
  - Đối với bài toán ví dụ của chúng ta, giả sử rằng lực tác dụng xấp xỉ 60 o so với mặt phẳng nằm ngang. Nếu tàu vẫn chuyển động thẳng về phía trước (nghĩa là theo phương ngang) thì góc giữa vectơ lực và chuyển động của tàu sẽ là 60 giờ.
3. Nhân lực × Khoảng cách × Cosine(θ). Khi bạn biết độ dịch chuyển của vật, lượng lực tác dụng lên nó và góc giữa vectơ lực và chuyển động của nó, thì giải pháp gần như dễ dàng mà không cần tính đến góc. Chỉ cần lấy cosin của góc (điều này có thể yêu cầu máy tính khoa học) và nhân nó với lực và độ dịch chuyển để tìm ra câu trả lời cho bài toán của bạn bằng Joules.
  - Hãy giải quyết một ví dụ về vấn đề của chúng tôi. Sử dụng máy tính, chúng ta thấy rằng cosin của 60 o bằng 1/2. Bao gồm điều này trong công thức, chúng ta có thể giải bài toán như sau: 10 Newton × 2 mét × 1/2 = 10 Joule.
Phần 3
Sử dụng giá trị công việc
1. Sửa đổi công thức để tìm khoảng cách, lực hoặc góc. Công thức tính công nêu trên không phải Chỉ hữu ích cho việc tìm việc - nó cũng có giá trị khi tìm bất kỳ biến nào trong phương trình khi bạn đã biết giá trị của công việc. Trong những trường hợp này, chỉ cần tách biến bạn đang tìm kiếm và giải phương trình theo các quy tắc cơ bản của đại số.
  - Ví dụ: giả sử chúng ta biết rằng đoàn tàu của chúng ta đang bị kéo với một lực 20 Newton theo một góc chéo trên 5 mét đường ray để thực hiện công 86,6 Joules. Tuy nhiên, chúng ta không biết góc của vectơ lực. Để tìm góc, chúng ta chỉ cần tách biến này và giải phương trình như sau: 86,6 = 20 × 5 × Cosine(θ) 86,6/100 = Cosine(θ) Arccos(0,866) = θ = 30 giờ
2. Chia cho thời gian di chuyển để tìm sức mạnh. Trong vật lý, công có liên quan chặt chẽ với một loại phép đo khác gọi là công suất. Công suất chỉ đơn giản là một cách xác định tốc độ thực hiện công việc trên một hệ thống cụ thể trong một khoảng thời gian dài. Vì vậy, để tìm công suất, tất cả những gì bạn phải làm là chia công dùng để di chuyển vật cho thời gian hoàn thành việc di chuyển. Các phép đo công suất được biểu thị bằng đơn vị W (bằng Joule/giây).
  - Ví dụ: đối với bài toán mẫu ở bước trên, giả sử tàu di chuyển được 5 mét mất 12 giây. Trong trường hợp này, tất cả những gì bạn cần làm là chia công thực hiện để di chuyển nó 5 mét (86,6 J) cho 12 giây để tìm ra đáp án tính công suất: 86,6/12 = " 7,22 W.
3. Sử dụng công thức TME i + W nc = TME f để tìm cơ năng của hệ. Công cũng có thể được dùng để tìm lượng năng lượng chứa trong một hệ. Trong công thức trên TME i = ban đầu tổng cơ năng trong hệ TME f = cuối cùng tổng cơ năng trong hệ và W nc = công thực hiện trong hệ thống thông tin liên lạc do các lực không bảo toàn. . Trong công thức này, nếu một lực tác dụng theo hướng chuyển động thì lực đó là dương, và nếu lực tác dụng lên (chống lại) thì lực đó là âm. Lưu ý rằng cả hai biến năng lượng có thể được tìm thấy bằng công thức (½)mv 2, trong đó m = khối lượng và V = thể tích.
  - Ví dụ, đối với bài toán ví dụ hai bước trên, giả sử rằng ban đầu con tàu có cơ năng tổng cộng là 100 J. Vì lực trong bài toán đang kéo con tàu theo hướng nó đang chuyển động nên lực đó là dương. Trong trường hợp này, năng lượng cuối cùng của đoàn tàu là TME i + W nc = 100 + 86,6 = 186,6 J.
  - Lưu ý rằng lực không bảo toàn là những lực mà sức mạnh của nó ảnh hưởng đến gia tốc của một vật phụ thuộc vào đường đi của vật. Ma sát là ví dụ điển hình- một vật bị đẩy ngắn lại, con đường thẳng, sẽ cảm nhận được tác động của ma sát trong thời gian ngắn, trong khi một vật thể bị đẩy dọc theo một con đường dài, quanh co đến cùng một vị trí cuối cùng sẽ cảm thấy ma sát nhiều hơn.
- Nếu bạn giải quyết được vấn đề thì hãy mỉm cười và hạnh phúc cho chính mình!
- Thực hành giải quyết càng nhiều càng tốt hơn nhiệm vụ, điều này đảm bảo sự hiểu biết đầy đủ.
- Hãy tiếp tục luyện tập và thử lại nếu bạn không thành công trong lần đầu tiên.
- Nghiên cứu những điểm sau đây liên quan đến công việc:
  - Công do một lực thực hiện có thể dương hoặc âm. (Theo nghĩa này, các thuật ngữ “tích cực hay tiêu cực” mang ý nghĩa riêng của chúng. ý nghĩa toán học, nhưng giá trị thông thường).
  - Công thực hiện có giá trị âm khi lực tác dụng ngược chiều với hướng dịch chuyển.
  - Công thực hiện là dương khi lực có hướng dịch chuyển.