Физика

Если тело или система тел могут совершить работу, то говорят, что они обладают энергией.

Например, работу совершает сжатая пружина при распрямлении, сила тяжести при перемещении мяча, машина при движении.

Стальной шарик, скатываясь с наклонной плоскости, может передвинуть деревянный брусок, тем самым совершив работу. Это значит, что до того, как он эту работу совершил, он обладал энергией.

Энергия — физическая величина. Работа, совершённая телом, равна убыли его механической энергии.

Энергия обозначается Е, измеряется в Джоулях. В механике изучают механическую энергию.

Механическая энергия бывает двух видов:

Кинетическая энергия — это энергия, которой обладает движущееся тело.

Кинетическая энергия зависит от:

массы тела
скорости движения

Чем больше масса тела, тем больше его кинетическая энергия. Чем больше скорость движения тела, тем его кинетичкская энергия больше.

При совершении движущимся телом работы его кинетическая энергия уменьшается, а работа равна убыли кинетической энергии.

Потенциальная энергия — это энергия, которой обладают тела из-за взаимодействия с другими телами или взаиможействия частей тела между собой.

Потенциальная энергия, которой обладает тело из-за взаимодействия с Землёй, зависит от:

массы тела
высоты от поверхности Земли

Чем больше масса тела и высота, тем большей потенциальной энергией обладает тело.

Потенциальная энергия, которой обладает деформированная пружина, зависит от:

жёсткости пружины
величины деформации

Часто тело обладает и потенциальной, и кинетической энергией.

Сумму кинетической и потенциальной энергий тела называют полной механической энергией.

Информация о материале: Просмотров: 78

При использовании простых механизмов равенство полезной и затраченной работ возможно только в идеальном случае, который в реальности недостижим.

Работу по приведению механизма в действие называют затраченной A_з.

Работу, которую совершает механизм, называют полезной A_п.

В реальности в механизмах есть трение, а детали механизма обладают массой, поэтому часть работы тратится

1. на преодоление трения
2. на перемещение частей механизма

Так, при подъёме груза с помощью блока часть работы тратится на подъём самого блока, верёвки и преодоление трения в оси блока.

GD11959 645466

Таким образом, полезная работа всегда меньше затраченной:

A_п < A_з

Чем больше доля полезной работы, тем эффективнее механизм. Эффективность работы различных механизмов характеризуют коэффициентом полезного действия (КПД).

Коэффициентом полезного действия называют отношение полезной работы, совершённой механизмом, к затраченной работе.

КПД не имеет единиц измерения, так как и в числителе, и в знаменателе стоят величины с одинаковыми единицами измерения. Поэтому КПД измеряется в долях от единицы.

Часто КПД измеряют в процентах:

58764863763762

КПД всегда меньше 100%. Когда создают механизмы, стараются сделать их как можно более эффективными, то есть с наивысшим (наиболее приближенным к 100%) КПД.

Например, КПД 90% означает, что из 100 Дж затраченной работы полезная работа составляет 90 Дж.

Информация о материале: Просмотров: 84

Блок – это одна из разновидностей рычага. Бывают подвижные и неподвижные блоки.

Неподвижный блок

Блок является неподвижным, если его ось неподвижно закреплена.

Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг. Плечи сил, приложенных с двух сторон блока, равны радиусу блока, поэтому равны между собой.

76732543

Неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, а только меняет её направление.

Подвижный блок

Ось подвижного блока может подниматься и опускаться вместе с грузом, так как она не закреплена.

В случае подвижного блока мгновенной осью вращения является точка А. Относительно неё плечо силы веса груза равно радиусу блока, а плечо силы натяжения верёвки – 2 радиуса.

Таким образом, применение подвижного блока позволяет получить выигрыш в силе в 2 раза.

На практике часто используют комбинацию подвижного и неподвижного блоков, а также системы из нескольких блоков.

image 5eb455528e1c3 875a8375f91de049494d6073098e8a2f 341a3ebe183d52f3f69f046939832fc8

Информация о материале: Просмотров: 186

Попробуем ответить на вопрос:

Можно ли получить выигрыш в работе с помощью простых механизмов?

Рычаг первого рода

79695865

Рычаг находится в равновесии под действием двух сил F₁ и F₂. При повороте рычага точка приложения силы F₂ проходит больший путь s₂ > s₁. Опыт показывает, что

Пути, пройденные точками приложения сил, обратно пропорциональны приложенным силам:

Действуя на рычаг с силой F₂, мы соврешили работу A = F₂s₂. При этом рычаг, действуя на груз, совершил работу A_рыч = F₁s₁.

По свойству пропорции эти работы равны между собой. Делаем вывод:

Рычаг не даёт выигрыша в работе.

Золотое правило механики

Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии.

Наклонная плоскость

5369178356387

При подъёме груза по наклонной плоскости приходится прикладывать меньшую силу, чем при вертикальном подъёме, но преодолеть придётся большее расстояние: l > h. Наклонная плоскость даёт выигрыш в силе, но не даёт выигрыша в работе.

Ни один простой механизм не даёт выигрыша в работе.

Информация о материале: Просмотров: 80

Вспомните, в чём заключается правило равновесия рычага?

Преобразуя его, можно получить равенство:

Fl12

Оно означает, что

Для равновесия рычага необходимо, чтобы произведение силы, вращающей его по часовой стрелке, на её плечо было равно произведению силы, вращающей рычаг против часовой стрелки, на плечо этой силы.

4357373678

Произведение силы на её плечо называют моментом силы.

Обозначение: M

Единицы измерения: Н·м

Момент силы равен 1 Н·м, если плечо силы в 1 Н равно 1 м.

Момент силы характеризует способность силы вращать тело. Результат действия силы зависит в том числе от точки приложения силы. Если точка приложения силы дальше от оси вращения, то повернуть тело легче, так как момент силы будет больше.

92f1e6a9e183235fd30cfc5e6de3f2b8