Betonzavod-oreol.ru

Деньги и бизнес
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Формула для расчета работы

I. Механика

Тестирование онлайн

Работа

Работа — это скалярная величина, которая определяется по формуле

Работу выполняет не тело, а сила! Под действием этой силы тело совершает перемещение.

Обратите внимание, что у работы и энергии одинаковые единицы измерения. Это означает, что работа может переходить в энергию. Например, для того, чтобы тело поднять на некоторую высоту, тогда оно будет обладать потенциальной энергией, необходима сила, которая совершит эту работу. Работа силы по поднятию перейдет в потенциальную энергию.

Правило определения работы по графику зависимости F(r): работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости силы от перемещения.

Угол между вектором силы и перемещением

1) Верно определяем направление силы, которая выполняет работу; 2) Изображаем вектор перемещения; 3) Переносим вектора в одну точку, получаем искомый угол.

На рисунке на тело действуют сила тяжести (mg), реакция опоры (N), сила трения (Fтр) и сила натяжения веревки F, под воздействием которой тело совершает перемещение r.

Работа силы тяжести


Работа реакции опоры


Работа силы трения


Работа силы натяжения веревки


Работа равнодействующей силы

Работу равнодействующей силы можно найти двумя способами: 1 способ — как сумму работ (с учетом знаков «+» или «-«) всех действующих на тело сил, в нашем примере
2 способ — в первую очередь найти равнодействующую силу, затем непосредственно ее работу, см. рисунок

Работа силы упругости

Для нахождения работы, совершенной силой упругости, необходимо учесть, что эта сила изменяется, так как зависит от удлинения пружины. Из закона Гука следует, что при увеличении абсолютного удлинения, сила увеличивается.

Для расчета работы силы упругости при переходе пружины (тела) из недеформированного состояния в деформированное используют формулу

Мощность

Скалярная величина, которая характеризует быстроту выполнения работы (можно провести аналогию с ускорением, которое характеризует быстроту изменения скорости). Определяется по формуле

Коэффициент полезного действия

КПД — это отношение полезной работы, совершенной машиной, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за то же время

Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Чем ближе это число к 100%, тем выше производительность машины. Не может быть КПД больше 100, так как невозможно выполнить больше работы, затратив меньше энергии.

КПД наклонной плоскости — это отношение работы силы тяжести, к затраченной работе по перемещению вдоль наклонной плоскости.

Главное запомнить

1) Формулы и единицы измерения;
2) Работу выполняет сила;
3) Уметь определять угол между векторами силы и перемещения

Консервативные (потенциальные) и неконсервативные (непотенциальные) силы*

Если работа силы при перемещении тела по замкнутому пути равна нулю, то такие силы называют консервативными или потенциальными. Работа силы трения при перемещении тела по замкнутому пути никогда не равна нулю. Сила трения в отличие от силы тяжести или силы упругости является неконсервативной или непотенциальной.

Формула нахождения работы*

Есть условия, при которых нельзя использовать формулу
Если сила является переменной, если траектория движения является кривой линией. В этом случае путь разбивается на малые участки, для которых эти условия выполняются, и подсчитать элементарные работы на каждом из этих участков. Полная работа в этом случае равна алгебраической сумме элементарных работ:

Значение работы некоторой силы зависит от выбора системы отсчета.

По какой формуле следует рассчитывать работу силы F?

Почему при решении задач на блоки часто пишется оговорка: «вес блока и силу трения не учитывать»?

Потому что если считать вес и силу трения, то нужно применять намного более сложные формулы и условия (материал блока, его размеры, материал поверхности и так далее) — условно, если требуется сдвинуть блок, то по обычной формуле надо приложить 1 Ньютон, а с учётом силы трения — 1,01 Ньютона — на преодоление трения.

Читать еще:  Как оформить график работы

Но для понимания процесса (а задачи в учебных заведениях — это так, для развития понимания) вполне достаточно расчёта в идеальным блоком.

Может ли совершать работу сила трения покоя?

Если тело не движется, то работа силы трения покоя будет равно нулю, так как перемещение равно нулю, те если в системе покоя перемещение тела отлично от нуля, допустим, тело лежит на другом теле, которое движется, то сила трения покоя совершает работу.

Почему в сопромате столько сложных расчетов ?Чем грозит отсутствие знаний в этой области (термех,сопромат)будущему инженеру-строителю?

Из будущих инженеров-строителей применять расчеты по сопромату будет один из 1000 (по готовой методике-заготовке или в комп. программе).

А считать индивидуально будет один из 10000 (и то по приведенной схеме в Своде правил).

«Столько сложных расчетов в сопромате» студентам дают для развития инженерно-расчетных навыков и для понимания работы материала под нагрузкой.

Все «сложные расчеты в сопромате» давно «рассчитаны» великими и просто известными учеными и инженерами. Чего-то нового там уже не будет.

Для примера: в 1993 году нас во время длительной командировки в Париже пригласили на экскурсию в Бельгию. На наше пожелание посетить какой-нибудь проектный институт ответ был неожиданным: А их в Бельгии нет! Ни на что не намекает.

Если гипотеза «эффекта наблюдателя» верна, то как объяснить, почему элементарные частицы ведут себя иначе при наблюдении со стороны людей?

Это не так. Вы не понимаете значения слова «наблюдатель» в квантовой физике. Наблюдатель — это не обязательно человек. Это любой макрообъект (начиная примерно от сотни атомов). При взаимодейсвии с любым макрообъектом происходит коллапс волновой функции квантового объекта. Вот это и есть «эффект наблюдателя». Только это выражение популярно у болтунов-популяризаторов и не используется в серьёзных работах.

Существуют ли вещества, положительно влияющие на силу воли?

Да ,конечно ,называется мотивация. Можно создать себе искусственно мотивационную среду,тогда мозг начнёт занимает со определенной нужной вам деятельностью как ужаленный. Это как приказ сержанта в армии.Там выбора нету ,так и здесь(просто пример )

А на счёт воли ,конечно. В физическом виде ее не существует,как область мозга.Но как продукт своей осознанной мыслительной деятельности назвать можно. На самом деле,попробуйте сесть и начать решать математические задачки ,трудновато ,лучше заниматься не столь сложными вещами. В общем,трудно заставить мозг занижаться рассудочной деятельностью. Но ,пожалуйста ,старайтесь,может поможет . Но не резко и не сильно,а то совсем ничего не захочется делать.

Теория гравитации Ньютона утверждает F=G*M*m / r^2. Это известно всем со школы. Возможно ли так же кратко и доступно написать формулу по теории СТО или ОТО ?

Кратко можно, вбейте в поисковик «уравнение Эйнштейна». но вот доступно — нет. Уравнение — это математическая модель. Чтобы смоделировать запудренное «4-х мерное пространство-время» нужен замудренный математический аппарат. Тут вылезает топология, многообразия, тензоры и прочие страшные вещи, например буковка g с парой индексов — это уже не ускорение, это симметричный тензор, который имеет 10 независимых составляющих, тензорное уравнение Эйнштейна в заданной системе координат эквивалентно системе 10 скалярных уравнений. Эта система 10 связанных нелинейных уравнений в частных производных в большинстве случаев очень трудна для изучения.

Читать еще:  Качества при устройстве на работу

Короче тут, подробнее что к чему wikipedia.org

Как определить частоту вращения вала генератора, если известен крутящий момент двигателя?

Крутящий момент тут не причём, это сила вращения, а не обороты.
Чтобы знать частоту вращения вала генератора, надо знать частоту вращения коленчатого вала, диаметр приводного шкива коленвала и шкива генератора. Делим диаметр шкива коленвала на диаметр шкива генератора и результат умножаем на частоту вращения коленвала (обороты двигателя). Обороты двигателя смотреть по тахометру.

Как определить суммарную работу сил, которая будет совершена?

Найти направление вектора всех действующих сил, найти значение этих сил (работу), далее, в зависимости от направлений вектора сил, вычесть или сложить значение найденных значений сил и вы получите суммарную работу сил, которая будет совершена.

Пружина растягивается на 0.02 м под действием силы 60н. какую работу производит эта сила, растягивая пружину на 0,12 м?

Сперва найдем жесткость пружины

После чего найдем работу при растяжении на 0.12 м

Сколько всего измерений существует?Если я могу представить только 3-6 из них путем степеней свободы из физики,то как понять остальные?

С помощью математики. Добавьте к X, Y, Z любое количество букв на свой вкус. Представить себе это визуально всё равно не получится, но со временем придёт определённая математическая интуиция.

Сколько всего измерений у нашего пространства — зависит от его описания. Известно, что в струнных теориях целая куча измерений, не то 11, не то 26, в зависимости от конкретной теории. Также, известен голографический принцип, согласно которому, любой объём пространства можно описать некоторой моделью на его поверхности, то есть, в двух измерениях.

Всё это следует понимать примерно так: пространство имеет разную размерность на разных масштабах и в разных координатных системах. Ну примерно как шланг выглядит одномерным издалека, двумерной цилиндрической поверхностью вблизи, а если приглядеться совсем близко — то окажется, что у него есть ещё и толщина.

Механическая работа и мощность

Содержание:

Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы. Другими словами, работа — мера воздействия силы.

Определение механической работы

Работа А , совершаемая постоянной силой F → , — это физическая скалярная величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла α между векторами силы F → и перемещением s → .

Данное определение рассматривается на рисунке 1.

Формула работы записывается как,

Работа – это скалярная величина. Единица измерения работы по системе СИ — Джоуль ( Д ж ) .

Джоуль равняется работе, совершаемой силой в 1 Н на перемещение 1 м по направлению действия силы.

Рисунок 1. Работа силы F → : A = F s cos α = F s s

При проекции F s → силы F → на направление перемещения s → сила не остается постоянной, а вычисление работы для малых перемещений Δ s i суммируется и производится по формуле:

A = ∑ ∆ A i = ∑ F s i ∆ s i .

Данная сумма работы вычисляется из предела ( Δ s i → 0 ) , после чего переходит в интеграл.

Графическое изображение работы определяют из площади криволинейной фигуры, располагаемой под графиком F s ( x ) рисунка 2.

Рисунок 2. Графическое определение работы Δ A i = F s i Δ s i .

Примером силы, зависящей от координаты, считается сила упругости пружины, которая подчиняется закону Гука. Чтобы произвести растяжение пружины, необходимо приложить силу F → , модуль которой пропорционален удлинению пружины. Это видно на рисунке 3.

Читать еще:  Как должен выглядеть график работы

Рисунок 3. Растянутая пружина. Направление внешней силы F → совпадает с направлением перемещения s → . F s = k x , где k обозначает жесткость пружины.

Зависимость модуля внешней силы от координат x можно изобразить на графике с помощью прямой линии.

Рисунок 4. Зависимость модуля внешней силы от координаты при растяжении пружины.

Из выше указанного рисунка возможно нахождение работы над внешней силой правого свободного конца пружины, задействовав площадь треугольника. Формула примет вид

Данная формула применима для выражения работы, совершаемой внешней силой при сжатии пружины. Оба случая показывают, что сила упругости F → у п р равняется работе внешней силы F → , но с противоположным знаком.

Если на тело действует несколько сил, то их общая работа равняется сумме всех работ, совершаемых над телом. Когда тело движется поступательно, точки приложения сил перемещаются одинаково, то есть общая работа всех сил будет равна работе равнодействующей приложенных сил.

Мощность

Мощностью называют работу силы, совершаемую в единицу времени.

Запись физической величины мощности, обозначаемой N , принимает вид отношения работы А к промежутку времени t совершаемой работы, то есть:

Система С И использует в качестве единицы мощности ватт ( В т ) . 1 Ватт — это мощность, которую совершает работу в 1 Д ж за время 1 с .

Помимо Ватта, существуют и внесистемные единицы измерения мощности. Например, 1 лошадиная сила примерна равна 745 Ваттам.

Общее определение работы. Механическая работа.

Когда на тело действует постоянна сила и тело совершает в направлении действия силы перемещения , то в этом случае производится работа, равная произведению модулей силы и перемещения:

Единицей работы является джоуль (Дж). В СИ за единицу работы принимается работа силы в 1 Н при перемещении точки ее приложения на 1 м:

На тело часто действует несколько сил, а не одна. Например, при перемещении стола по полу на стол действует мускульная сила, с которой толкают или тянут стол, и сила трения скольжения, которая направлена противоположно движению стола.

Если векторная сумма сил, приложенных к телу, равна нулю, то и суммарная работа всех сил, приложенных к телу, должна быть равна нулю.

Значит, силы, направленные против перемещения, также совершают работу со знаком, противоположным знаку работы, совершаемой силой, направленной по движению тела. То есть, работа может быть как положительной, так и отрицательной.

Работа считается положительной, если направление силы и направление перемещения совпадают. Если направление силы противоположно перемещению тела, работа считается отрицательной.

Однако, направление силы может и не совпадать с направлением перемещения. Например, сани движутся по горизонтальной поверхности, а сила, приложенная к ним, направлена под углом α к горизонту. Чтобы вычислить работу, силу представим как сумму двух сил: и . Поскольку в вертикальном направлении перемещение санок равно нулю, то работа силы равна нулю. Следовательно, работа силы равна работе силы :

Поскольку , то

Работа, совершаемая постоянной силой, равна произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла между векторами силы и перемещения.

Из формулы видно, что работа – скалярная величина.

Если угол α тупой, то примет отрицательное значение, это значит, что работа, совершаемая такой силой, отрицательная.

Направление силы может оказаться перпендикулярным перемещению движущегося тела. Тогда α = 90 0 , cosα = 0, A = 0.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector