Munca este egală cu forța de mișcare. Munca mecanică și puterea forței

Înainte de a dezvălui subiectul „Cum se măsoară munca”, este necesar să faceți o mică digresiune. Totul în această lume respectă legile fizicii. Fiecare proces sau fenomen poate fi explicat pe baza anumitor legi ale fizicii. Pentru fiecare mărime măsurată există o unitate în care se măsoară de obicei. Unitățile de măsură sunt constante și au aceeași semnificație în întreaga lume.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-1-768x451..jpg 1024w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Sistemul unităților internaționale

Motivul pentru aceasta este următorul. În nouăsprezece şaizeci, la a unsprezecea Conferinţă Generală a Greutăţilor şi Măsurilor, a fost adoptat un sistem de măsurători care este recunoscut în întreaga lume. Acest sistem a fost numit Le Système International d’Unités, SI (SI System International). Acest sistem a devenit baza pentru determinarea unităților de măsură acceptate în întreaga lume și a relațiilor lor.

Termeni fizici și terminologie

În fizică, unitatea de măsură a muncii forței se numește J (Joule), în onoarea fizicianului englez James Joule, care a adus o mare contribuție la dezvoltarea ramului termodinamicii în fizică. Un joule este egal cu munca efectuată de o forță de un N (Newton) atunci când aplicarea sa se mișcă cu un M (metru) în direcția forței. Un N (Newton) este egal cu o forță de un kg (kilogram) masă cu o accelerație de un m/s2 (metru pe secundă) în direcția forței.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-2-2-210x140.jpg 210w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Formula pentru găsirea unui loc de muncă

FYI.În fizică, totul este interconectat, performanța oricărei lucrări este asociată cu implementarea acțiuni suplimentare. Ca exemplu, putem lua un ventilator de uz casnic. Când ventilatorul este conectat, palele ventilatorului încep să se rotească. Lamele rotative influențează fluxul de aer, dându-i mișcarea direcțională. Acesta este rezultatul muncii. Dar pentru a efectua munca este necesară influența altor forțe externe, fără de care acțiunea este imposibilă. Acestea includ puterea curent electric, puterea, tensiunea și multe alte valori interdependente.

Curentul electric, în centrul său, este mișcarea ordonată a electronilor într-un conductor pe unitatea de timp. Curentul electric se bazează pe particule încărcate pozitiv sau negativ. Se numesc sarcini electrice. Notat cu literele C, q, Kl (Coulomb), numit după omul de știință și inventatorul francez Charles Coulomb. În sistemul SI, este o unitate de măsură pentru numărul de electroni încărcați. 1 C este egal cu volumul particulelor încărcate care curg secţiune transversală conductor pe unitatea de timp. Unitatea de timp este o secundă. Formula pentru sarcina electrică este prezentată în figura de mai jos.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-3-768x486..jpg 848w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Formula pentru determinarea sarcinii electrice

Puterea curentului electric este indicată de litera A (amperi). Amperiul este o unitate în fizică care caracterizează măsurarea muncii forței care este cheltuită pentru a muta sarcinile de-a lungul unui conductor. În centrul său, curentul electric este mișcarea ordonată a electronilor într-un conductor sub influența unui câmp electromagnetic. Un conductor este un material sau sare topită (electrolit) care are o rezistență mică la trecerea electronilor. Puterea curentului electric este afectată de două mărimi fizice: tensiune și rezistență. Ele vor fi discutate mai jos. Puterea curentului este întotdeauna direct proporțională cu tensiunea și invers proporțională cu rezistența.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-4-768x552..jpg 800w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Formula pentru găsirea puterii curentului

După cum am menționat mai sus, curentul electric este mișcarea ordonată a electronilor într-un conductor. Dar există o avertizare: au nevoie de un anumit impact pentru a se mișca. Acest efect este creat prin crearea unei diferențe de potențial. Sarcina electrică poate fi pozitivă sau negativă. Sarcinile pozitive tind întotdeauna spre sarcini negative. Acest lucru este necesar pentru echilibrul sistemului. Diferența dintre numărul de particule încărcate pozitiv și negativ se numește tensiune electrică.

Gif?.gif 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-5-768x499.gif 768w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Formula pentru determinarea tensiunii

Puterea este cantitatea de energie cheltuită pentru a efectua un J (joule) de lucru într-o perioadă de timp de o secundă. Unitatea de măsură în fizică este desemnată ca W (Watt), în sistemul SI W (Watt). Deoarece se consideră puterea electrică, aici este valoarea energiei electrice cheltuite pentru a efectua o anumită acțiune într-o perioadă de timp.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-6-120x74..jpg 750w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Formula pentru găsirea energiei electrice

În concluzie, trebuie menționat că unitatea de lucru este mărime scalară, are o relație cu toate ramurile fizicii și poate fi considerat nu numai din perspectiva electrodinamicii sau a ingineriei termice, ci și a altor secțiuni. Articolul examinează pe scurt valoarea care caracterizează unitatea de măsură a muncii forței.

Video

Fiecare corp care face o mișcare poate fi caracterizat prin muncă. Cu alte cuvinte, caracterizează acțiunea forțelor.

Munca este definită ca:
Produsul dintre modulul de forță și calea parcursă de corp, înmulțit cu cosinusul unghiului dintre direcția forței și mișcarea.

Munca se măsoară în Jouli:
1 [J] = = [kg* m2/s2]

De exemplu, corpul A, sub influența unei forțe de 5 N, a parcurs 10 m Determinați munca efectuată de corp.

Deoarece direcția de mișcare și acțiunea forței coincid, unghiul dintre vectorul forță și vectorul deplasare va fi egal cu 0°. Formula va fi simplificată deoarece cosinusul unui unghi de 0° este egal cu 1.

Inlocuind parametrii initiali in formula, gasim:
A = 15 J.

Să luăm în considerare un alt exemplu: un corp care cântărește 2 kg, care se deplasează cu o accelerație de 6 m/s2, a parcurs 10 m. Determinați munca efectuată de corp dacă s-a deplasat în sus de-a lungul unui plan înclinat la un unghi de 60°.

Pentru început, să calculăm câtă forță trebuie aplicată pentru a conferi corpului o accelerație de 6 m/s2.

F = 2 kg * 6 m/s2 = 12 H.
Sub influența unei forțe de 12N, corpul s-a deplasat cu 10 m Lucrul poate fi calculat folosind formula deja cunoscută:

Unde, a este egal cu 30°. Înlocuind datele inițiale în formula obținem:
A = 103,2 J.

Putere

Multe mașini și mecanisme efectuează aceeași muncă în perioade diferite de timp. Pentru a le compara, este introdus conceptul de putere.
Puterea este o cantitate care arată cantitatea de muncă efectuată pe unitatea de timp.

Puterea se măsoară în wați, după inginerul scoțian James Watt.
1 [Watt] = 1 [J/s].

De exemplu, o macara mare a ridicat o sarcină de 10 tone la o înălțime de 30 m în 1 minut. O macara mică a ridicat 2 tone de cărămizi la aceeași înălțime în 1 minut. Comparați capacitățile macaralei.
Să definim munca efectuată de macarale. Sarcina se ridică cu 30 m, în timp ce depășește forța gravitațională, astfel încât forța cheltuită la ridicarea sarcinii va fi egală cu forța de interacțiune dintre Pământ și sarcină (F = m * g). Iar munca este produsul forțelor cu distanța parcursă de sarcini, adică cu înălțimea.

Pentru o macara mare A1 = 10.000 kg * 30 m * 10 m/s2 = 3.000.000 J, iar pentru o macara mică A2 = 2.000 kg * 30 m * 10 m/s2 = 600.000 J.
Puterea poate fi calculată prin împărțirea muncii la timp. Ambele macarale au ridicat sarcina în 1 minut (60 de secunde).

De aici:
N1 = 3.000.000 J/60 s = 50.000 W = 50 kW.
N2 = 600.000 J/ 60 s = 10.000 W = 10 kW.
Din datele de mai sus se vede clar că prima macara este de 5 ori mai puternică decât a doua.

Curentul electric este generat pentru a fi utilizat pe viitor în anumite scopuri, pentru a efectua un fel de muncă. Datorită electricității, toate dispozitivele, dispozitivele și echipamentele funcționează. Lucrarea în sine reprezintă un anumit efort aplicat pentru deplasarea unei sarcini electrice pe o distanță stabilită. În mod convențional, un astfel de lucru în secțiunea circuitului va fi egal cu valoare numerică stres în acest domeniu.

A performa calculele necesare este necesar să se cunoască cum se măsoară munca curentului. Toate calculele sunt efectuate pe baza datelor inițiale obținute folosind instrumente de măsurare. Cu cât încărcarea este mai mare, cu atât este necesar mai mult efort pentru ao muta și se va lucra mai mult.

Cum se numește opera curentului?

Curentul electric, ca mărime fizică, în sine nu are semnificație practică. Cele mai multe factor important este acţiunea curentului, caracterizată prin munca pe care o execută. Lucrarea în sine reprezintă anumite acțiuni în timpul cărora un tip de energie este transformat în altul. De exemplu, energia electrică este convertită în energie mecanică prin rotirea arborelui motorului. Lucrul curentului electric în sine este mișcarea sarcinilor într-un conductor sub influența unui câmp electric. De fapt, toată munca de mișcare a particulelor încărcate este realizată de câmpul electric.

Pentru a efectua calcule, trebuie derivată o formulă pentru funcționarea curentului electric. Pentru a compila formule, veți avea nevoie de parametri precum puterea curentului și. Deoarece munca efectuată de un curent electric și munca efectuată de un câmp electric sunt același lucru, acesta va fi exprimat ca produsul dintre tensiune și sarcina care curge în conductor. Adică: A = Uq. Această formulă a fost derivată din relația care determină tensiunea în conductor: U = A/q. Rezultă că tensiunea reprezintă munca efectuată de câmpul electric A pentru a transporta o particulă încărcată q.

Particula încărcată sau sarcina însăși este afișată ca produs dintre puterea curentului și timpul petrecut cu mișcarea acestei sarcini de-a lungul conductorului: q = It. În această formulă s-a folosit relația pentru puterea curentului în conductor: I = q/t. Adică, este raportul dintre sarcină și perioada de timp în care sarcina trece prin secțiunea transversală a conductorului. În forma sa finală, formula pentru lucrul curentului electric va arăta ca produsul cantităților cunoscute: A = UIt.

În ce unități se măsoară lucrul curentului electric?

Înainte de a aborda direct întrebarea cu privire la modul în care se măsoară activitatea curentului electric, este necesar să se colecteze unitățile de măsură ale tuturor mărimilor fizice cu care se calculează acest parametru. Orice lucru, prin urmare, unitatea de măsură a acestei mărimi va fi 1 Joule (1 J). Tensiunea este măsurată în volți, curentul este măsurat în amperi, iar timpul este măsurat în secunde. Aceasta înseamnă că unitatea de măsură va arăta astfel: 1 J = 1V x 1A x 1s.

Pe baza unităților de măsură obținute, munca curentului electric va fi determinată ca produsul dintre puterea curentului într-o secțiune a circuitului, tensiunea de la capetele secțiunii și perioada de timp în care curentul trece prin conductor.

Măsurătorile se efectuează folosind un voltmetru și un ceas. Aceste dispozitive vă permit să rezolvați în mod eficient problema cum să găsiți valoarea exacta acest parametru. Când conectați un ampermetru și un voltmetru la un circuit, este necesar să monitorizați citirile lor pentru o perioadă de timp specificată. Datele obținute sunt introduse în formulă, după care este afișat rezultatul final.

Funcțiile tuturor celor trei dispozitive sunt combinate în contoare electrice care țin cont de energia consumată, și de fapt de munca efectuată de curentul electric. Aici se folosește o altă unitate - 1 kW x h, ceea ce înseamnă, de asemenea, cât de multă muncă a fost efectuată într-o unitate de timp.

Unul dintre cele mai importante concepte din mecanică este munca de forta .

Munca de forta

Toate corpuri fiziceîn lumea din jurul nostru sunt puse în mișcare cu ajutorul forței. Dacă un corp în mișcare în aceeași direcție sau opusă este acționat de o forță sau mai multe forțe de la unul sau mai multe corpuri, atunci se spune că se lucrează .

Adică, lucrul mecanic este efectuat de o forță care acționează asupra corpului. Astfel, forța de tracțiune a unei locomotive electrice pune în mișcare întregul tren, efectuând astfel un lucru mecanic. Bicicleta este condusă de puterea musculară a picioarelor biciclistului. În consecință, această forță face și lucru mecanic.

În fizică munca de forta numit mărime fizică, egal cu produsul dintre modulul forței, modulul de deplasare al punctului de aplicare al forței și cosinusul unghiului dintre vectorii forță și deplasare.

A = F s cos (F, s) ,

Unde F modul de forță,

s – modul de călătorie .

Se lucrează întotdeauna dacă unghiul dintre vânturile de forță și deplasare nu este zero. Dacă forța acționează în direcția opusă direcției de mișcare, cantitatea de lucru este negativă.

Nu se lucrează dacă nu acționează forțe asupra corpului sau dacă unghiul dintre forța aplicată și direcția de mișcare este de 90 o (cos 90 o = 0).

Dacă un cal trage o căruță, atunci forța musculară a calului sau forța de tracțiune direcționată de-a lungul direcției de mișcare a căruței funcționează. Dar forța de gravitație cu care șoferul apasă pe cărucior nu funcționează, deoarece este îndreptată în jos, perpendicular pe direcția de mișcare.

Lucrul forței este o mărime scalară.

Unitatea de lucru în sistemul de măsurare SI - joule. 1 joule este munca efectuată de o forță de 1 newton la o distanță de 1 m dacă direcțiile forței și deplasarea coincid.

Dacă asupra unui corp sau a unui punct material acţionează mai multe forţe, atunci vorbim de munca făcută de forţa lor rezultantă.

Dacă forța aplicată nu este constantă, atunci munca sa este calculată ca o integrală:

Putere

Forța care mișcă un corp efectuează un lucru mecanic. Dar cum se face această muncă, rapid sau încet, este uneori foarte important de știut în practică. La urma urmei, aceeași muncă poate fi făcută în timpuri diferite. Munca pe care o face un motor electric mare poate fi realizată de un motor mic. Dar va avea nevoie de mult mai mult timp pentru asta.

În mecanică, există o cantitate care caracterizează viteza de lucru. Această cantitate se numește putere.

Puterea este raportul dintre munca efectuată într-o anumită perioadă de timp și valoarea acestei perioade.

N= A /∆ t

Prin definiție A = F s cos α , A s/∆ t = v , prin urmare

N= F v cos α = F v ,

Unde F - puterea, v viteză, α – unghiul dintre direcția forței și direcția vitezei.

Adică putere - acesta este produsul scalar dintre vectorul forță și vectorul viteză al corpului.

În sistemul internațional SI, puterea este măsurată în wați (W).

1 watt de putere este 1 joule (J) de lucru efectuat în 1 secundă (s).

Puterea poate fi crescută prin creșterea forței care efectuează munca sau a ratei cu care se efectuează această muncă.