قوة العمل في سي. عمل ميكانيكي

يسحب الحصان العربة ببعض القوة ، دعنا نحددها Fشعبية. والجد الجالس على العربة يضغط عليها بقوة. دعنا نشير إليها Fالضغط تتحرك العربة في اتجاه جر الحصان (إلى اليمين) ، لكن في اتجاه ضغط الجد (لأسفل) لا تتحرك العربة. لذلك ، في الفيزياء يقولون ذلك Fتسحب تعمل على العربة ، و Fالصحافة لا تعمل على العربة.

وبالتالي، عمل القوة على الجسم أو عمل ميكانيكي- كمية فيزيائية ، مقياسها يساوي حاصل ضرب القوة بالمسار الذي يقطعه الجسم على طول اتجاه عمل هذه القوة NS:

تكريما للعالم الإنجليزي د. جول ، تم تسمية وحدة العمل الميكانيكي 1 جول(وفقًا للصيغة ، 1 J = 1 Nm).

إذا كانت هناك قوة معينة تؤثر على الجسد المعني ، فعندئذٍ يعمل بعض الجسم عليها. لهذا السبب عمل القوة على الجسم وعمل الجسد على الجسم مرادفات كاملة.ومع ذلك ، فإن عمل الجسد الأول على الثاني وعمل الجسد الثاني على الأول مترادفات جزئية ، لأن وحدات هذه الأعمال متساوية دائمًا ، وعلاماتها دائمًا معاكسة. هذا هو سبب وجود علامة "±" في الصيغة. دعونا نناقش علامات العمل بمزيد من التفصيل.

القيم العددية للقوة والمسار هي دائمًا قيم غير سالبة. في المقابل ، يمكن أن يكون للعمل الميكانيكي علامات إيجابية وسلبية. إذا كان اتجاه القوة يتزامن مع اتجاه حركة الجسم إذن يعتبر العمل بالقوة إيجابيا.إذا كان اتجاه القوة عكس اتجاه حركة الجسم ، تعتبر قوة العمل سلبية(نأخذ "-" من صيغة "±"). إذا كان اتجاه حركة الجسم عموديًا على اتجاه عمل القوة ، إذن هذه القوة لا تؤدي عملاً ، أي A = 0.

ضع في اعتبارك ثلاثة رسوم توضيحية لثلاثة جوانب للعمل الميكانيكي.

قد يبدو أداء العمل بالقوة مختلفًا من وجهة نظر مختلف المراقبين.تأمل في مثال: فتاة تركب المصعد. هل تقوم بعمل ميكانيكي؟ يمكن للفتاة فقط العمل على تلك الأجسام التي تتصرف فيها بالقوة. لا يوجد سوى جسد واحد - سيارة مصعد ، حيث تضغط الفتاة على الأرض بوزنها. الآن نحن بحاجة إلى معرفة ما إذا كانت المقصورة تسير إلى حد ما. فكر في خيارين: مع مراقب ثابت ومتحرك.

أولاً ، اجعل الصبي المراقب يجلس على الأرض. فيما يتعلق به ، تتحرك سيارة المصعد لأعلى وتنتقل في مسار معين. يتم توجيه وزن الفتاة في الاتجاه المعاكس - لأسفل ، لذلك تقوم الفتاة بعمل ميكانيكي سلبي فوق المقصورة: أالعذارى< 0. Вообразим, что мальчик-наблюдатель пересел внутрь кабины движущегося лифта. Как и ранее, вес девочки действует на пол кабины. Но теперь по отношению к такому наблюдателю кабина лифта не движется. Поэтому с точки зрения наблюдателя в кабине лифта девочка не совершает механическую работу: أديف = 0.

تُظهر الكفاءة نسبة العمل المفيد الذي تؤديه آلية أو جهاز إلى ذلك الذي تم إنفاقه. غالبًا ما يكون العمل المنفق هو مقدار الطاقة التي يستهلكها الجهاز لإنجاز المهمة.

سوف تحتاج

1. - سيارة
2. - ميزان الحرارة؛
3. - آلة حاسبة.

تعليمات

1. لحساب المعامل مفيد أجراءات(الكفاءة) قسّم العمل المفيد Ap على العمل المنفق بواسطة Az ، واضرب النتيجة بنسبة 100٪ (الكفاءة = Ap / Az ∙ 100٪). احصل على النتيجة كنسبة مئوية.
2. عند حساب كفاءة محرك حراري ، ضع في اعتبارك أن العمل الميكانيكي الذي تقوم به الآلية عمل مفيد. بالنسبة للعمل المنفق ، خذ كمية الحرارة المنبعثة من الوقود المحترق ، وهو مصدر الطاقة للمحرك.
3. مثال. يبلغ متوسط ​​قوة الجر لمحرك السيارة 882 نيوتن. تستهلك 7 كجم من البنزين لكل 100 كيلومتر من الجنزير. تحديد كفاءة محركها. ابحث عن عمل مفيد أولاً. إنه يساوي حاصل ضرب القوة F بالمسافة S ، التي تغلب عليها الجسم تحت تأثيره Ap = F ∙ S. حدد كمية الحرارة التي سيتم إطلاقها عند حرق 7 كجم من البنزين ، سيكون هذا هو العمل المستنفد Az = Q = q ∙ m ، حيث q هي الحرارة النوعية لاحتراق الوقود ، بالنسبة للبنزين هي 42 ∙ 10 ^ 6 J / kg ، و m كتلة هذا الوقود. ستكون كفاءة المحرك مساوية للكفاءة = (F ∙ S) / (q ∙ m) ∙ 100٪ = (882 ∙ 100000) / (42 ∙ 10 ^ 6 ∙ 7) ∙ 100٪ = 30٪.
4. بشكل عام ، من أجل العثور على الكفاءة ، فإن أي محرك حراري (محرك الاحتراق الداخلي ، المحرك البخاري ، التوربينات ، إلخ) ، حيث يتم تنفيذ العمل بالغاز ، له معامل مفيد أجراءاتيساوي الفرق في الحرارة التي يعطيها السخان Q1 وتلك التي تحصل عليها الثلاجة Q2 ، أوجد الفرق في حرارة السخان والثلاجة ، ويقسم على حرارة السخان بكفاءة = (Q1-Q2) / Q1 . هنا ، يتم قياس الكفاءة بمضاعفات فرعية من 0 إلى 1 ، لتحويل النتيجة إلى نسبة مئوية ، واضربها في 100.
5. للحصول على كفاءة محرك حراري مثالي (آلة كارنو) ، أوجد نسبة فرق درجة الحرارة بين السخان T1 والثلاجة T2 إلى درجة حرارة كفاءة السخان = (T1-T2) / T1. هذا هو أقصى قدر ممكن من الكفاءة لنوع معين من المحركات الحرارية مع درجات حرارة معينة للسخان والثلاجة.
6. بالنسبة لمحرك كهربائي ، أوجد العمل الذي تم إنفاقه كنتاج للطاقة والوقت. على سبيل المثال ، إذا رفع محرك كهربائي للرافعة بقوة 3.2 كيلو وات حمولة تزن 800 كجم إلى ارتفاع 3.6 متر في 10 ثوانٍ ، فإن كفاءته تساوي نسبة العمل المفيد Ap = m ∙ g ∙ h ، حيث m كتلة الحمل ، g≈10 m / s² تسارع الجاذبية ، h هو الارتفاع الذي تم رفع الحمولة إليه ، والعمل المنفق Az = P ∙ t ، حيث P هي قوة المحرك ، و t هو وقت تشغيله . احصل على صيغة لتحديد الكفاءة = Ap / Az ∙ 100٪ = (m ∙ g ∙ h) / (R ∙ t) ∙ 100٪ =٪ = (800 ∙ 10 ∙ 3.6) / (3200 ∙ 10) ∙ 100٪ = 90٪.

ما هي صيغة العمل المفيد؟

باستخدام هذه الآلية أو تلك ، نقوم بعمل يتجاوز دائمًا ما هو ضروري لتحقيق الهدف المحدد. وفقًا لهذا ، يتم التمييز بين العمل الكامل أو المستنفد لـ Az والعمل المفيد لـ Ap. إذا كان هدفنا ، على سبيل المثال ، هو رفع حمولة كتلة m إلى ارتفاع H ، فإن العمل المفيد هو ما يتم تكييفه فقط من خلال التغلب على قوة الجاذبية المؤثرة على الحمل. من خلال الرفع المنتظم للحمل ، عندما تكون القوة التي نطبقها مساوية لجاذبية الحمل ، يمكن العثور على هذا العمل على النحو التالي:
Ap = FH = mgH

ما العمل في الفيزياء تعريف الصيغة. nn

فيكتور تشيرنوبروفين

في الفيزياء ، يشير مصطلح "العمل الميكانيكي" إلى عمل أي قوة (الجاذبية ، المرونة ، الاحتكاك ، إلخ) على الجسم ، ونتيجة لذلك يتحرك الجسم. في بعض الأحيان يمكنك العثور على عبارة "قام الجسم بالعمل" ، والتي تعني من حيث المبدأ "القوة المؤثرة على الجسم ، قد أنجزت العمل".

يفغيني ماكاروف

الشغل هو كمية فيزيائية ، تساوي عدديًا حاصل ضرب القوة والإزاحة في اتجاه عمل هذه القوة وتسببها.
وفقًا لذلك ، تكون الصيغة A = F * s. إذا كانت الحركة في الاتجاه لا تتطابق مع اتجاه عمل القوة ، فسيظهر جيب التمام للزاوية.

عائشة ألاكولوفا

العصافير الرومانية

العمل هو عملية تتطلب بذل جهود ذهنية أو جسدية ، والتي تهدف إلى الحصول على نتيجة معينة. إنه العمل الذي ، كقاعدة عامة ، يحدد الوضع الاجتماعي للشخص. وهي في الواقع المحرك الرئيسي للتقدم في المجتمع. العمل ، كظاهرة ، متأصل فقط في الكائنات الحية ، وقبل كل شيء ، في البشر.

ميكانيكي

العمل الميكانيكي هو كمية مادية هي مقياس كمي قياسي لعمل قوة أو قوى على جسم أو نظام ، اعتمادًا على القيمة العددية واتجاه القوة (القوى) وعلى حركة النقطة (النقاط) أو الجسم أو النظام.

ساعدني في فهم الصيغة !!

Syoma

في كل حالة محددة ، نعتبر طاقة مفيدة مختلفة ، ولكن عادةً ما يكون هذا هو العمل أو الحرارة التي تهمنا (على سبيل المثال ، عمل الغاز لتحريك المكبس) ، والطاقة المستهلكة هي الطاقة التي خانناها لجعل كل شيء لدينا العمل (على سبيل المثال ، الطاقة المنبعثة عند حرق الحطب تحت اسطوانة بمكبس ، يوجد بداخله غاز ، والذي تمدد وأدى العمل الذي اعتبرناه مفيدًا)
حسنًا ، بطريقة ما ينبغي أن يكون

خذ قاطرة بخارية على سبيل المثال.
لكي تسافر قاطرة بخارية × كيلومتر ، تحتاج إلى إنفاق ذ طن من الفحم. عندما يتم حرق الفحم ، سيتم إطلاق Q1 فقط من الحرارة ، ولكن لا يتم تحويل كل الحرارة إلى عمل مفيد (وفقًا لقوانين الديناميكا الحرارية ، هذا مستحيل). العمل المفيد في هذه الحالة هو حركة القاطرة.
دع قوة المقاومة F تعمل على القاطرة البخارية عند الحركة (تنشأ بسبب الاحتكاك في الآليات وبسبب عوامل أخرى).
لذلك ، بعد أن تجاوزت القاطرة البخارية x km ، ستؤدي العمل Q2 = x * F
هكذا،
س 1 - الطاقة المستهلكة
س 2 - عمل مفيد

DeltaQ = (Q1 - Q2) هي الطاقة التي يتم إنفاقها للتغلب على الاحتكاك وتسخين الهواء المحيط وما إلى ذلك.

دعم فني

الكفاءة - عمل مفيد لمن أنفق.
على سبيل المثال ، الكفاءة = 60٪ ، التسخين يأخذ 60 جول من احتراق المادة. هذا عمل مفيد.
نحن مهتمون بالمستهلك ، أي مقدار الحرارة الكلية التي تم إطلاقها إذا كانت 60 ج.
دعنا نكتبها.

الكفاءة = ابول / ازاتر
0.6 = 60 / ازاتر
أزاتر = 60 / 0.6 = 100 جول

كما ترون ، إذا احترقت مادة بمثل هذه الكفاءة وتم إطلاق 100 J (عمل مستهلك) أثناء الاحتراق ، فإن 60 ٪ فقط ، أي 60 J (عمل مفيد) ، دخلت في التسخين. تبددت بقية الحرارة.

بروخوروف انطون

يجب أن نفهم بالمعنى الحرفي: إذا كنا نتحدث عن الطاقة الحرارية ، فإننا نعتبر الطاقة المستهلكة التي يوفرها الوقود ، ونعتبر الطاقة مفيدة التي تمكنوا من استخدامها لتحقيق هدفهم ، على سبيل المثال ، أي نوع من الطاقة تلقى وعاء من الماء.
الطاقة المفيدة هي دائمًا أقل إنفاقًا!

فيوتينهف

يتدهور معامل الكفاءة كنسبة مئوية ، ويميز النسبة المئوية التي ذهبت إلى العمل المفيد من كل ما تم إنفاقه. الطاقة الأبسط المستهلكة هي الطاقة المفيدة + طاقة فقدان الحرارة في النظام (إذا كنا نتحدث عن الحرارة ، إلخ) الاحتكاك. التسخين بغازات العادم إذا كنت تشير إلى سيارة

صيغة الكفاءة؟ هل العمل مفيد وكامل؟

كوكبة مدارية

كفاءة
كفاءة
(الكفاءة) ، سمة كفاءة النظام (الجهاز ، الآلة) فيما يتعلق بتحويل أو نقل الطاقة ؛ يتم تحديدها من خلال نسبة الطاقة المفيدة المستخدمة إلى إجمالي كمية الطاقة التي يتلقاها النظام ؛ عادة ما يُشار إليها بـ h = W total / Wcymmary.
في المحركات الكهربائية ، الكفاءة هي نسبة العمل الميكانيكي المنفذ (المفيد) إلى الطاقة الكهربائية المستلمة من المصدر ؛ في المحركات الحرارية - نسبة العمل الميكانيكي المفيد إلى كمية الحرارة المستهلكة ؛ في المحولات الكهربائية - نسبة الطاقة الكهرومغناطيسية المستلمة في الملف الثانوي إلى الطاقة التي يستهلكها الملف الأولي. لحساب الكفاءة ، يتم التعبير عن أنواع مختلفة من الطاقة والعمل الميكانيكي في نفس الوحدات بناءً على المكافئ الميكانيكي للحرارة ونسب أخرى مماثلة. بفضل عموميته ، يتيح مفهوم الكفاءة إمكانية المقارنة والتقييم من وجهة نظر واحدة لأنظمة مختلفة مثل المفاعلات النووية والمولدات والمحركات الكهربائية ومحطات الطاقة الحرارية وأجهزة أشباه الموصلات والأشياء البيولوجية وما إلى ذلك.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Power_Work
الحمل الميداني هو مصطلح يستخدم في العديد من مجالات العلوم والتكنولوجيا.
غالبًا ما يتم تقديم المعلمة "الكفاءة" كنسبة "وزن" الحمولة إلى "الوزن" الإجمالي للنظام. في هذه الحالة ، يمكن قياس "الوزن" بالكيلوجرام / الأطنان والبتات (عند إرسال الحزم عبر الشبكة) ، أو بالدقائق / الساعات (عند حساب كفاءة وقت المعالج) ، أو بوحدات أخرى.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Useful_load

ما هو العمل النافع وما هو العمل الضائع؟

فلاديمير بوبوف

باستخدام هذه الآلية أو تلك ، نقوم بعمل يتجاوز دائمًا ما هو ضروري لتحقيق الهدف المحدد. وفقًا لهذا ، يتم التمييز بين العمل الكامل أو المستنفد لـ Az والعمل المفيد لـ Ap. إذا كان هدفنا ، على سبيل المثال ، هو رفع حمل من الكتلة w إلى ارتفاع H ، فإن العمل المفيد هو الذي يتم تكييفه فقط من خلال التغلب على قوة الجاذبية المؤثرة على الحمل. من خلال الرفع المنتظم للحمل ، عندما تكون القوة التي نطبقها مساوية لجاذبية الحمل ، يمكن العثور على هذا العمل على النحو التالي:

إذا استخدمنا كتلة أو أي آلية أخرى لرفع الحمل ، إذن ، بالإضافة إلى جاذبية الحمل ، يتعين علينا أيضًا التغلب على جاذبية أجزاء الآلية ، وكذلك قوة الاحتكاك التي تعمل في الآلية. على سبيل المثال ، باستخدام كتلة متحركة ، سيتعين علينا القيام بعمل إضافي لرفع الكتلة نفسها بكابل وللتغلب على قوة الاحتكاك في محور الكتلة. بالإضافة إلى ذلك ، عندما نكتسب القوة ، فإننا نخسر دائمًا على طول الطريق (المزيد حول هذا أدناه) ، مما يؤثر أيضًا على العمل. كل هذا يؤدي إلى حقيقة أن العمل الذي أنفقناه أكثر فائدة:
Az> Ap.
دائمًا ما يكون العمل المفيد جزءًا بسيطًا من إجمالي العمل الذي يقوم به الشخص باستخدام الآلية.
تسمى الكمية المادية التي توضح حصة العمل المفيد من كل العمل المنفق بمعامل كفاءة الآلية.

خلاب

تُظهر الكفاءة (معامل الأداء) نسبة إجمالي العمل المنفق الذي يعد عملاً مفيدًا.
للعثور على الكفاءة ، تحتاج إلى إيجاد نسبة العمل المفيد إلى الإنفاق:

في الفيزياء ، مفهوم "العمل" له تعريف مختلف عن ذلك المستخدم في الحياة اليومية. على وجه الخصوص ، يستخدم مصطلح "العمل" عندما تتسبب القوة الجسدية في تحرك الجسم. بشكل عام ، إذا كانت القوة القوية تجعل الجسم يتحرك بعيدًا جدًا ، فسيتم القيام بالكثير من العمل. وإذا كانت القوة صغيرة أو كان الجسم لا يتحرك بعيدًا جدًا ، فلن يكون هناك سوى القليل من العمل. يمكن حساب القوة باستخدام الصيغة: العمل = F × D × جيب التمام (θ)حيث F = القوة (نيوتن) ، D = الإزاحة (بالأمتار) ، و θ = الزاوية بين متجه القوة واتجاه الحركة.

خطوات

الجزء الأول

1. أوجد اتجاه متجه القوة واتجاه الحركة.للبدء ، من المهم أولاً تحديد الاتجاه الذي يتحرك فيه الجسم ، وكذلك من أين يتم تطبيق القوة. ضع في اعتبارك أن الأشياء لا تتحرك دائمًا وفقًا للقوة المطبقة عليها - على سبيل المثال ، إذا قمت بسحب عربة صغيرة من المقبض ، فأنت تستخدم قوة قطرية (إذا كنت أطول من العربة) لتحريكها إلى الأمام. ومع ذلك ، في هذا القسم ، سوف نتعامل مع المواقف التي تكون فيها قوة (جهد) وحركة كائن ما لديكنفس الاتجاه. للحصول على معلومات حول كيفية العثور على وظيفة عند هذه العناصر ليسلها نفس الاتجاه ، اقرأ أدناه.

   • لتسهيل فهم هذه العملية ، دعنا نتبع مثال المهمة. لنفترض أن عربة ألعاب تم سحبها إلى الأمام مباشرة بواسطة القطار الذي أمامها. في هذه الحالة ، يشير متجه القوة واتجاه حركة القطار إلى نفس المسار - إلى الأمام... في الخطوات التالية ، سنستخدم هذه المعلومات للمساعدة في العثور على العمل الذي قام به الكيان.

2. أوجد إزاحة الكائن.عادةً ما يكون من السهل العثور على المتغير الأول D ، أو الإزاحة ، الذي نحتاجه لصيغة العمل. الإزاحة هي ببساطة المسافة التي تسببت فيها القوة في تحريك الجسم من موضعه الأصلي. في المهام التعليمية ، عادة ما يتم إعطاء هذه المعلومات (معروفة) ، أو يمكن اشتقاقها (العثور عليها) من معلومات أخرى في المهمة. في الحياة الواقعية ، كل ما عليك فعله لإيجاد الإزاحة هو قياس المسافة التي يتحرك بها الجسم.

   • لاحظ أن وحدات المسافة يجب أن تكون بالأمتار في الصيغة لحساب الشغل.
   • في مثال لعبة القطار لدينا ، افترض أننا وجدنا العمل الذي أنجزه القطار وهو يمر على طول المسار. إذا بدأ من نقطة معينة وتوقف عند مكان يبعد حوالي مترين على طول المسار ، فيمكننا استخدامه 2 مترلقيمة "D" في الصيغة.

3. أوجد القوة المطبقة على الجسم.بعد ذلك ، أوجد مقدار القوة المستخدمة لتحريك الجسم. هذا مقياس "لقوة" القوة - فكلما زادت قيمتها ، زادت قوة دفع الجسم وزادت سرعة مساره. إذا لم يتم توفير حجم القوة ، فيمكن اشتقاقها من الكتلة وتسريع الإزاحة (بشرط عدم وجود قوى متعارضة أخرى تعمل عليها) باستخدام الصيغة F = M × A.

   • برجاء ملاحظة أن وحدات القوة يجب أن تكون بوحدة نيوتن لحساب معادلة الشغل.
   • في مثالنا ، لنفترض أننا لا نعرف مقدار القوة. ومع ذلك ، دعنا نفترض ذلك أعرفأن كتلة لعبة القطار 0.5 كجم وأن القوة تجعلها تتسارع بسرعة 0.7 متر / ثانية 2. في هذه الحالة ، يمكننا إيجاد القيمة بضرب M × A = 0.5 × 0.7 = 0.35 نيوتن.

4. اضرب القوة × المسافة.بمجرد معرفة مقدار القوة المؤثرة على الجسم والمسافة التي تم تحريكها ، سيكون الباقي سهلاً. فقط اضرب هاتين القيمتين ببعضهما للحصول على قيمة العمل.

   • حان الوقت لحل مشكلة مثالنا. بقيمة قوة 0.35 نيوتن وقيمة إزاحة 2 متر ، فإن إجابتنا هي مسألة ضرب بسيط: 0.35 × 2 = 0.7 جول.
   • ربما لاحظت أن الصيغة الواردة في المقدمة تحتوي على جزء إضافي من الصيغة: جيب التمام (θ). كما نوقش أعلاه ، في هذا المثال ، يتم تطبيق قوة واتجاه الحركة في نفس الاتجاه. هذا يعني أن الزاوية بينهما هي 0 o. نظرًا لأن جيب التمام (0) = 1 ، فلا يتعين علينا تضمينه - نحن فقط نضرب في 1.

5. أشر إلى الإجابة في الجول.في الفيزياء ، تُعطى قيم الشغل (والعديد من الكميات الأخرى) دائمًا تقريبًا في وحدة قياس تسمى الجول. يُعرّف الجول الواحد بأنه 1 نيوتن من القوة المطبقة لكل متر ، أو بعبارة أخرى ، 1 نيوتن × متر. هذا منطقي - نظرًا لأنك تضرب المسافة بالقوة ، فمن المنطقي أن الإجابة التي تحصل عليها ستحتوي على وحدة قياس تساوي وحدة قوتك مضروبة في المسافة.

   الجزء 2

   حساب الشغل باستخدام القوة الزاوية

   1. ابحث عن القوة والإزاحة كالمعتاد.أعلاه ، تعاملنا مع مشكلة يتحرك فيها جسم في نفس اتجاه القوة المطبقة عليه. في الواقع ، هذا ليس هو الحال دائمًا. في الحالات التي تكون فيها قوة الجسم وحركته في اتجاهين مختلفين ، يجب أيضًا مراعاة الفرق بين هذين الاتجاهين في المعادلة للحصول على نتيجة دقيقة. أولاً ، أوجد مقدار القوة وإزاحة الجسم ، كما تفعل عادةً.

      • دعنا نلقي نظرة على مثال آخر لمشكلة. في هذه الحالة ، لنفترض أننا نسحب قطار اللعبة للأمام ، كما في المثال السابق ، ولكن هذه المرة نسحب لأعلى بزاوية قطرية. في الخطوة التالية ، سنأخذ ذلك في الاعتبار ، لكن في الوقت الحالي سوف نتمسك بالأساسيات: حركة القطار وحجم القوة المؤثرة عليه. لأغراضنا ، لنفترض أن القوة لها المقدار 10 نيوتنوأنه قاد نفس الشيء 2 مترإلى الأمام كما كان من قبل.

   2. أوجد الزاوية بين متجه القوة والإزاحة.على عكس الأمثلة أعلاه بقوة في اتجاه مختلف عن حركة الجسم ، فأنت بحاجة إلى إيجاد الفرق بين الاتجاهين من حيث الزاوية بينهما. إذا لم يتم توفير هذه المعلومات لك ، فقد تحتاج إلى قياس الزاوية بنفسك أو اشتقاقها من معلومات أخرى في المشكلة.

      • في مسألة مثالنا ، افترض أن القوة المؤثرة تساوي حوالي 60 درجة فوق المستوى الأفقي. إذا كان القطار لا يزال يتحرك بشكل مستقيم للأمام (أي أفقيًا) ، فإن الزاوية بين القوة ومتجه الحركة للقطار ستكون 60 درجة.

   3. اضرب القوة × المسافة × جيب التمام (θ).بمجرد معرفة إزاحة جسم ، ومقدار القوة المؤثرة عليه ، والزاوية بين متجه القوة وحركته ، يكون القرار سهلاً تقريبًا بدون أخذ الزاوية في الاعتبار. فقط خذ جيب تمام الزاوية (قد يتطلب ذلك آلة حاسبة علمية) واضربه في القوة والإزاحة لإيجاد حل لمشكلتك في الجول.

      • لنحل مثالاً لمشكلتنا. باستخدام الآلة الحاسبة ، نجد أن جيب التمام لـ 60 o يساوي 1/2. بتضمين هذا في الصيغة ، يمكننا حل المشكلة على النحو التالي: 10 نيوتن × 2 متر × 1/2 = 10 جول.

   الجزء 3

   استخدام قيمة العمل

   1. قم بتعديل الصيغة لإيجاد المسافة أو القوة أو الزاوية.صيغة العمل أعلاه ليست كذلك ببساطةمفيد في العثور على عمل - إنه مفيد أيضًا للعثور على أي متغيرات في معادلة عندما تعرف بالفعل معنى العمل. في هذه الحالات ، ما عليك سوى إبراز المتغير الذي تبحث عنه وحل المعادلة وفقًا للقواعد الأساسية للجبر.

      • على سبيل المثال ، لنفترض أننا نعلم أن قطارنا يتم سحبه بقوة مقدارها 20 نيوتن بزاوية قطرية تزيد عن 5 أمتار من المسار لإنجاز 86.6 جول من الشغل. لكننا لا نعرف زاوية متجه القوة. لإيجاد الزاوية ، نختار ببساطة هذا المتغير ونحل المعادلة على النحو التالي: 86.6 = 20 × 5 × جيب التمام (θ) 86.6 / 100 = جيب التمام (θ) Arccos (0.866) = θ = 30 س

   2. اقسم على الوقت الذي تقضيه في الحركة لإيجاد القوة.في الفيزياء ، يرتبط العمل ارتباطًا وثيقًا بنوع آخر من القياس يسمى القوة. القوة هي ببساطة طريقة لقياس مقدار السرعة التي يتم بها العمل على نظام معين على مدار فترة زمنية طويلة. وبالتالي ، للعثور على القوة ، كل ما عليك فعله هو تقسيم العمل المستخدم لتحريك الكائن بالوقت الذي يستغرقه لإكمال الحركة. يشار إلى قياسات الطاقة بوحدات W (التي تساوي جول / ثانية).

      • على سبيل المثال ، بالنسبة لمشكلة المثال في الخطوة أعلاه ، افترض أن الأمر استغرق 12 ثانية لتحريك القطار لمسافة 5 أمتار. في هذه الحالة ، كل ما عليك فعله هو تقسيم الشغل المبذول لتحريكه 5 أمتار (86.6 J) في 12 ثانية للعثور على الإجابة لحساب القوة: 86.6 / 12 = " 7.22 واط.

   3. استخدم الصيغة TME i + W nc = TME f لإيجاد الطاقة الميكانيكية في النظام.يمكن أيضًا استخدام الشغل لإيجاد كمية الطاقة الموجودة في النظام. في الصيغة أعلاه TME i = مبدئيإجمالي الطاقة الميكانيكية في نظام TME f = أخيرإجمالي الطاقة الميكانيكية في النظام و W nc = العمل المنجز في أنظمة الاتصالات بسبب القوى غير المحافظة. ... في هذه الصيغة ، إذا تم تطبيق القوة في اتجاه الحركة ، فإنها تكون موجبة ، وإذا ضغطت عليها (ضدها) ، فإنها تكون سالبة. لاحظ أنه يمكن إيجاد كلا متغيري الطاقة بالصيغة (½) mv 2 ، حيث m = الكتلة و V = الحجم.

      • على سبيل المثال ، بالنسبة لمثال المشكلة خطوتين أعلاه ، افترض أن القطار كان لديه في البداية طاقة ميكانيكية كلية قدرها 100 ج. بما أن القوة في المسألة تسحب القطار في الاتجاه الذي مر به بالفعل ، فهي موجبة. في هذه الحالة ، الطاقة النهائية للقطار هي TME i + W nc = 100 + 86.6 = 186.6 جول.
      • لاحظ أن القوى غير المحافظة هي قوى تعتمد قوتها في التأثير على تسارع الجسم على المسار الذي يسلكه الجسم. الاحتكاك مثال جيد - سيشعر الجسم الذي يتم دفعه على طول مسار قصير ومستقيم بتأثيرات الاحتكاك لفترة قصيرة ، في حين أن الجسم الذي يتم دفعه على طول مسار طويل ومتعرج إلى نفس الموقع النهائي سيواجه مزيدًا من الاحتكاك بشكل عام.
   • إذا نجحت في حل المشكلة ، فابتسم وكن سعيدًا بنفسك!
   • تدرب على حل أكبر عدد ممكن من المشكلات ، فهذا سيضمن الفهم الكامل.
   • استمر في التمرين وحاول مرة أخرى إذا فشلت في المرة الأولى.
   • ادرس النقاط التالية حول العمل:
     • يمكن أن يكون العمل الذي يتم بالقوة إما موجبًا أو سالبًا. (بهذا المعنى ، فإن المصطلحين "إيجابي أو سلبي" لهما معناه الرياضي ، لكن معناه المعتاد).
     • يكون الشغل المنجز سالبًا عندما تعمل القوة في الاتجاه المعاكس للإزاحة.
     • يكون الشغل المنجز موجبًا عندما تعمل القوة في اتجاه الحركة.

يتم تقديم خصائص الطاقة للحركة على أساس مفهوم العمل الميكانيكي أو عمل القوة.

الشغل أ الذي يتم تنفيذه بقوة ثابتة F → هو كمية مادية تساوي حاصل ضرب معاملات القوة والإزاحة مضروبة في جيب تمام الزاوية α تقع بين متجهات القوة F → والإزاحة →.

تمت مناقشة هذا التعريف في الشكل 1. الثامنة عشر . 1.

صيغة العمل مكتوبة على النحو التالي ،

A = F s cos α.

العمل عددي. هذا يجعل من الممكن أن تكون موجبًا عند (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) .

الجول يساوي الشغل المبذول بواسطة قوة مقدارها 1 نيوتن لتحريك 1 متر في اتجاه القوة.

الصورة 1 . الثامنة عشر . 1. قوة العمل F →: A = F s cos α = F s s

مع الإسقاط F s → تفرض F → على اتجاه الإزاحة s → لا تظل القوة ثابتة ، وحساب العمل لعمليات النزوح الصغيرة Δ s i تلخيصها وإنتاجها وفقًا للصيغة:

A = ∑ ∆ A i = ∑ F s i ∆ s i.

يتم حساب مقدار العمل هذا من الحد (Δ s i → 0) ، وبعد ذلك يتحول إلى جزء لا يتجزأ.

يتم تحديد التمثيل الرسومي للعمل من منطقة الشكل المنحني الموجود أسفل الرسم البياني F s (x) من الشكل 1. الثامنة عشر . 2.

الصورة 1 . الثامنة عشر . 2. تعريف رسومي للعمل Δ A i = F s i s i.

مثال على القوة المعتمدة على الإحداثيات هي القوة المرنة لنابض يلتزم بقانون هوك. لتمديد الزنبرك ، من الضروري تطبيق القوة F → ، والتي يتناسب معاملها مع استطالة الربيع. يمكن ملاحظة ذلك في الشكل 1. الثامنة عشر . 3.

الصورة 1 . الثامنة عشر . 3. الربيع ممدد. اتجاه القوة الخارجية F → يتزامن مع اتجاه الإزاحة s →. F s = k x ، حيث k تدل على صلابة الزنبرك.

F → y p p = - F →

يمكن رسم اعتماد معامل القوة الخارجية على إحداثيات x على الرسم البياني باستخدام خط مستقيم.

الصورة 1 . الثامنة عشر . 4. اعتماد معامل القوة الخارجية على الإحداثيات عند شد الزنبرك.

من الشكل أعلاه ، من الممكن إيجاد عمل على القوة الخارجية للنهاية الحرة اليمنى للربيع ، باستخدام مساحة المثلث. الصيغة سوف تأخذ الشكل

هذه الصيغة قابلة للتطبيق للتعبير عن الشغل الذي تقوم به قوة خارجية عند ضغط الزنبرك. تظهر كلتا الحالتين أن القوة المرنة F → y p p تساوي عمل القوة الخارجية F → ، ولكن مع الإشارة المعاكسة.

التعريف 2

إذا أثرت عدة قوى على الجسم ، فإن صيغة العمل الكلي ستبدو مثل مجموع كل الشغل المبذول عليه. عندما يتحرك الجسم انتقاليًا ، تتحرك نقاط تطبيق القوى بنفس الطريقة ، أي أن إجمالي عمل جميع القوى سيكون مساويًا لعمل ناتج القوى المطبقة.

الصورة 1 . الثامنة عشر . 5. نموذج العمل الميكانيكي.

تحديد القوة

قوةاستدعاء عمل القوة المؤدى لكل وحدة زمنية.

يأخذ سجل الكمية المادية للطاقة ، المشار إليها بواسطة N ، شكل نسبة العمل A إلى الفاصل الزمني t للعمل الذي يتم تنفيذه ، أي:

التعريف 4

يستخدم نظام CI الواط (W t) كوحدة طاقة ، والتي تساوي قوة القوة التي تؤدي العمل في 1 J في وقت 1 ثانية.

إذا لاحظت وجود خطأ في النص ، فيرجى تحديده والضغط على Ctrl + Enter

لتكون قادرًا على توصيف خصائص الطاقة للحركة ، تم تقديم مفهوم العمل الميكانيكي. وهي مكرسة لها في مختلف مظاهرها المقال. للفهم ، الموضوع سهل ومعقد للغاية. حاول المؤلف بصدق جعله أكثر قابلية للفهم والفهم ، ولا يسع المرء إلا أن يأمل في تحقيق الهدف.

ما يسمى العمل الميكانيكي؟

ماذا يسمى ذلك؟ إذا كان هناك نوع من القوة يعمل على الجسم ، ونتيجة لفعل هذا الجسم يتحرك ، فهذا يسمى العمل الميكانيكي. عند الاقتراب من وجهة نظر الفلسفة العلمية ، يمكن تمييز عدة جوانب إضافية هنا ، لكن المقالة ستغطي الموضوع من وجهة نظر الفيزياء. العمل الميكانيكي ليس صعبًا إذا فكرت جيدًا في الكلمات المكتوبة هنا. لكن كلمة "ميكانيكي" لا تكتب عادة ، وكل شيء يتم اختصاره إلى كلمة "عمل". لكن ليست كل وظيفة ميكانيكية. هنا يجلس الرجل ويفكر. هل يعمل؟ نعم عقليا! لكن هل هو عمل ميكانيكي؟ لا. وإذا مشى الإنسان؟ إذا تحرك الجسم تحت تأثير القوة ، فهذا عمل ميكانيكي. انه سهل. بمعنى آخر ، القوة المؤثرة على الجسم تعمل (ميكانيكيًا). وشيء آخر: إنه العمل الذي يمكن أن يميز نتيجة عمل قوة معينة. لذلك إذا كان الشخص يمشي ، فإن قوى معينة (الاحتكاك ، الجاذبية ، إلخ) تؤدي عملاً ميكانيكيًا على الشخص ، ونتيجة لعملهم ، يغير الشخص نقطة موقعه ، بمعنى آخر ، يتحرك.

العمل ككمية فيزيائية يساوي القوة المؤثرة على الجسم مضروبة في المسار الذي صنعه الجسم تحت تأثير هذه القوة وفي الاتجاه الذي يشير إليه. يمكننا القول إن الشغل الميكانيكي قد تم إذا تم استيفاء شرطين في وقت واحد: القوة التي أثرت على الجسم ، وتحركت في اتجاه عملها. لكنها لم تحدث أو لا تحدث إذا تحركت القوة ولم يغير الجسم موقعه في نظام الإحداثيات. فيما يلي بعض الأمثلة الصغيرة عندما لا يتم العمل الميكانيكي:

1. لذلك يمكن لأي شخص أن يتكئ على صخرة ضخمة لتحريكها ، لكن لا توجد قوة كافية. تعمل القوة على الحجر ، لكنها لا تتحرك ، والعمل لا يحدث.
2. يتحرك الجسم في نظام الإحداثيات ، والقوة تساوي الصفر ، أو يتم تعويضهم جميعًا. يمكن ملاحظة ذلك أثناء الحركة عن طريق القصور الذاتي.
3. عندما يكون الاتجاه الذي يتحرك فيه الجسم عموديًا على عمل القوة. عندما يتحرك القطار على طول خط أفقي ، فإن قوة الجاذبية لا تقوم بعملها.

اعتمادًا على ظروف معينة ، يكون العمل الميكانيكي سالبًا وإيجابيًا. لذلك ، إذا كانت اتجاهات كل من قوى وحركات الجسم هي نفسها ، فإن العمل الإيجابي يحدث. مثال على العمل الإيجابي هو تأثير الجاذبية على قطرة ماء. ولكن إذا كانت قوة واتجاه الحركة متعاكسين ، فسيحدث عمل ميكانيكي سلبي. مثال على مثل هذا المتغير هو منطاد يرتفع لأعلى والجاذبية ، وهو ما يقوم بعمل سلبي. عندما يستسلم الجسم لتأثير قوى عديدة ، يسمى هذا العمل "عمل القوة الناتجة".

ميزات التطبيق العملي (الطاقة الحركية)

ننتقل من النظرية إلى الجزء العملي. بشكل منفصل ، يجب أن نتحدث عن العمل الميكانيكي واستخدامه في الفيزياء. كما يتذكر الكثيرون على الأرجح ، تنقسم كل طاقة الجسم إلى حركية وإمكانات. عندما يكون الجسم في حالة توازن ولا يتحرك في أي مكان ، فإن طاقته الكامنة تساوي الطاقة الكلية ، والطاقة الحركية تساوي الصفر. عندما تبدأ الحركة ، تبدأ الطاقة الكامنة في الانخفاض ، وتبدأ الطاقة الحركية في النمو ، لكنها في المجموع تساوي الطاقة الإجمالية للجسم. بالنسبة إلى نقطة مادية ، تُعرَّف الطاقة الحركية بأنها عمل القوة التي عجلت النقطة من الصفر إلى قيمة H ، وفي الصيغة الصيغة ، تكون حركية الجسم مساوية لـ ½ * M * H ، حيث M هي الكتلة . لمعرفة الطاقة الحركية لجسم يتكون من العديد من الجسيمات ، من الضروري إيجاد مجموع كل الطاقة الحركية للجسيمات ، وستكون هذه هي الطاقة الحركية للجسم.

ميزات التطبيق العملي (الطاقة الكامنة)

في الحالة التي تكون فيها جميع القوى المؤثرة على الجسم محافظة ، والطاقة الكامنة تساوي الإجمالي ، فلا يتم تنفيذ العمل. تُعرف هذه الفرضية بقانون حفظ الطاقة الميكانيكية. الطاقة الميكانيكية في نظام مغلق ثابتة بمرور الوقت. يستخدم قانون الحفظ على نطاق واسع لحل المشاكل من الميكانيكا الكلاسيكية.

ميزات التطبيق العملي (الديناميكا الحرارية)

في الديناميكا الحرارية ، يُحسب الشغل الذي يقوم به الغاز أثناء التمدد من تكامل مضاعفة الضغط في الحجم. هذا النهج قابل للتطبيق ليس فقط في الحالات التي توجد فيها وظيفة دقيقة للحجم ، ولكن أيضًا على جميع العمليات التي يمكن عرضها في مستوى الضغط / الحجم. أيضًا ، لا تنطبق معرفة العمل الميكانيكي على الغازات فحسب ، بل على أي شيء يمكنه ممارسة الضغط.

ميزات التطبيق العملي في الممارسة (الميكانيكا النظرية)

في الميكانيكا النظرية ، يتم النظر في جميع الخصائص والصيغ الموضحة أعلاه بمزيد من التفصيل ، على وجه الخصوص ، هذه إسقاطات. كما أنه يعطي تعريفه للصيغ المختلفة للعمل الميكانيكي (مثال على تعريف تكامل ريمر): يسمى الحد الذي يميل إليه مجموع كل قوى العمل الأولي ، عندما تميل دقة القسم إلى الصفر ، عمل القوة على طول المنحنى. ربما صعب؟ لكن لا شيء ، هذا كل شيء مع الميكانيكا النظرية. وانتهت كل الأعمال الميكانيكية والفيزياء والصعوبات الأخرى. علاوة على ذلك سيكون هناك أمثلة فقط وخاتمة.

وحدات العمل الميكانيكي

تُستخدم الجول لقياس الشغل في النظام الدولي للوحدات ، ويستخدم برنامج الجول (CGS) erg:

1. 1 J = 1 كجم م² / ثانية² = 1 نيوتن متر
2. 1 إرج = 1 جم سم² / ثانية² = 1 داين سم
3. 1 erg = 10 7 J

أمثلة على الأعمال الميكانيكية

لكي تفهم أخيرًا مثل هذا المفهوم مثل العمل الميكانيكي ، يجب عليك دراسة العديد من الأمثلة المنفصلة التي ستتيح لك النظر فيه من عدة جوانب ، ولكن ليس من جميع الجوانب:

1. عندما يرفع الشخص حجرًا بيديه ، يحدث العمل الميكانيكي بمساعدة القوة العضلية لليدين ؛
2. عندما يسافر قطار على القضبان ، يتم سحبه بواسطة قوة الجر للجرار (قاطرة كهربائية ، قاطرة ديزل ، إلخ) ؛
3. إذا أخذت مسدسًا وأطلقت منه النار ، فبفضل قوة الضغط الناتجة عن غازات المسحوق ، ستتم المهمة: يتم تحريك الرصاصة على طول فوهة البندقية في وقت واحد مع زيادة سرعة الرصاصة نفسها ؛
4. يوجد العمل الميكانيكي أيضًا عندما تعمل قوة الاحتكاك على الجسم ، مما يجبره على تقليل سرعة حركته ؛
5. المثال أعلاه مع الكرات ، عندما ترتفع في الاتجاه المعاكس بالنسبة لاتجاه الجاذبية ، هو أيضًا مثال على العمل الميكانيكي ، ولكن بالإضافة إلى الجاذبية ، تعمل قوة أرخميدس أيضًا عندما يرتفع كل شيء أخف من الهواء لأعلى.

ما هي القوة؟

أخيرًا ، أود أن أتطرق إلى موضوع السلطة. عمل القوة ، الذي يتم إجراؤه في وحدة زمنية واحدة ، يسمى القوة. في الواقع ، القوة هي كمية مادية تمثل انعكاسًا لنسبة العمل إلى فترة زمنية معينة تم خلالها تنفيذ هذا العمل: M = P / W ، حيث M هي القوة ، P هي العمل ، B هي الوقت. وحدة الطاقة في النظام الدولي للوحدات هي 1 وات. الواط يساوي القوة التي تؤدي جول واحد من الشغل في ثانية واحدة: 1 W = 1J / 1s.