Praca mechaniczna: co to jest i jak jest używana?

Aby scharakteryzować właściwości energetyczne ruchu, wprowadzono pojęcie pracy mechanicznej. I artykuł jest jej poświęcony w jej różnych przejawach. Aby zrozumieć temat w tym samym czasie i łatwe i dość skomplikowane. Autor szczerze starał się uczynić go bardziej zrozumiałym i zrozumiałym, i można mieć tylko nadzieję, że cel został osiągnięty.

Jak nazywa się praca mechaniczna?

Co to jest tzw. Jeśli jakaś siła działa na ciało, a w wyniku działania tego ciała porusza się, to jest to nazywane pracą mechaniczną. Podchodząc z punktu widzenia filozofii naukowej, można tu wyróżnić kilka dodatkowych aspektów, ale artykuł ten omawia temat z punktu widzenia fizyki. Praca mechaniczna nie jest trudna, jeśli myślisz o dobrze napisanych słowach. Ale słowo "mechaniczne" zwykle nie jest napisane, a wszystko sprowadza się do słowa "praca". Ale nie każda praca jest mechaniczna. Oto człowiek siedzący i myślący. Czy to działa? Mentalnie tak! Ale czy to jest praca mechaniczna? Nie A jeśli człowiek idzie? Jeśli ciało porusza się siłą, to jest to praca mechaniczna. To proste. Innymi słowy, siła działająca na ciało wykonuje (mechaniczną) pracę. I jeszcze jedno: dzięki pracy można scharakteryzować wynik działania pewnej siły. Tak więc, kiedy ktoś idzie, pewne siły (tarcie, grawitacja itp.) Wykonują pracę mechaniczną nad osobą, a w wyniku ich działania osoba zmienia swój punkt widzenia, innymi słowy, ruchy.

Praca jako wielkość fizyczna jest równa sile działającej na ciało, pomnożonej przez ścieżkę, którą ciało popełniło pod wpływem tej siły iw kierunku przez nią wskazanym. Można powiedzieć, że praca mechaniczna została wykonana, gdyby jednocześnie spełniono 2 warunki: siła oddziaływała na ciało i poruszała się w kierunku jego działania. Ale nie zostało to zrobione lub nie zostało zrobione, jeśli siła działała, a ciało nie zmieniło swojego położenia w układzie współrzędnych. Oto kilka małych przykładów, w których praca mechaniczna nie jest wykonywana:

1. Tak więc człowiek może spaść na ogromny głaz, aby go poruszyć, ale brakuje mu siły. Siła działa na kamień, ale nie porusza się, a praca nie występuje.
2. Ciało porusza się w układzie współrzędnych, a siła jest równa zeru lub wszystkie są kompensowane. Można to zaobserwować podczas poruszania się przez bezwładność.
3. Kiedy kierunek, w którym porusza się ciało, jest prostopadły do ​​działania siły. Gdy pociąg porusza się wzdłuż poziomej linii, grawitacja nie wykonuje swojej pracy.

W zależności od pewnych warunków praca mechaniczna jest negatywna i pozytywna. Tak więc, jeśli kierunki, siły i ruchy ciała są takie same, to jest pozytywna praca. Przykładem pozytywnej pracy jest wpływ grawitacji na spadającą kroplę wody. Ale jeśli siła i kierunek ruchu są przeciwne, następuje ujemna praca mechaniczna. Przykładem takiej opcji jest balon wznoszący się w górę i grawitacja, która działa ujemnie. Kiedy ciało jest pod wpływem kilku sił, dzieło to nazywa się "pracą siły wypadkowej".

Cechy praktycznego zastosowania (energia kinetyczna)

Przechodzenie od teorii do części praktycznej. Osobno powinniśmy mówić o pracy mechanicznej i jej wykorzystaniu w fizyce. Jak wielu zapewne pamięta, cała energia ciała dzieli się na kinetyczną i potencjalną. Kiedy obiekt znajduje się w położeniu równowagi i nie porusza się w dowolnym miejscu, jego energia potencjalna jest równa energii całkowitej, a energia kinetyczna równa się zeru. Kiedy zaczyna się ruch, potencjalna energia zaczyna się zmniejszać, kinetyka rośnie, ale w sumie równa się całkowitej energii obiektu. Dla punkt materialny Energia kinetyczna definiowana jest jako praca siły, która przyspieszyła punkt od zera do wartości H, a we wzorze, kinetyka ciała wynosi ½ * M * H, gdzie M jest masą. Aby dowiedzieć się energii kinetycznej obiektu, który składa się z wielu cząstek, konieczne jest znalezienie sumy całości energia kinetyczna cząsteczki, a to będzie energia kinetyczna ciała.

Funkcje praktycznego zastosowania (potencjalna energia)

W przypadku, gdy wszystkie siły działające na ciało są konserwatywne, a energia potencjalna równa się sumie, to praca nie jest wykonywana. Ten postulat znany jest jako prawo zachowania. energia mechaniczna. Energia mechaniczna w zamkniętym systemie jest stała w przedziale czasowym. Prawo ochrony jest szeroko stosowane do rozwiązywania problemów z mechaniki klasycznej.

Funkcje praktycznego zastosowania (termodynamika)

W termodynamice praca, jaką robi gaz podczas ekspansji, jest obliczana przez całkę mnożenia ciśnienia przez objętość. To podejście ma zastosowanie nie tylko w przypadkach, gdy istnieje dokładna funkcja objętościowa, ale także dla wszystkich procesów, które mogą być wyświetlane w płaszczyźnie ciśnienie / objętość. Znajomość pracy mechanicznej dotyczy nie tylko gazów, ale także wszystkiego, co może wywierać presję.

Cechy praktycznego zastosowania w praktyce (mechanika teoretyczna)

W mechanice teoretycznej wszystkie powyższe właściwości i formuły są rozważane bardziej szczegółowo, w szczególności są to prognozy. Podaje także definicję różnych formuł pracy mechanicznej (przykład definicji całki Rimmera): granica, do której dąży suma wszystkich sił prac elementarnych, kiedy stopień rozdrobnienia dąży do zera, nazywany jest działaniem siły wzdłuż krzywej. Prawdopodobnie trudne? Ale nic, z teoretyczną mechaniką wszystko. Tak, i cała praca mechaniczna, fizyka i inne trudności się skończyły. Dalej będą tylko przykłady i wnioski.

Mechaniczne jednostki miary

Dżule służą do pomiaru pracy w SI, a CGS używa erg:

1. 1 J = 1 kg · m² / s² = 1 N · m
2. 1 erg = 1 g · cm² / s² = 1 dyn · cm
3. 1 erg = 10 ^-7 J

Przykłady pracy mechanicznej

Aby ostatecznie poradzić sobie z taką koncepcją, jak praca mechaniczna, powinieneś przestudiować kilka oddzielnych przykładów, które pozwolą ci rozważyć je z wielu, ale nie wszystkich, stron:

1. Kiedy człowiek podnosi kamień rękami, praca mechaniczna odbywa się za pomocą siły mięśni rąk;
2. Gdy pociąg porusza się po torach, pociąga go siła ciągnąca ciągnika (lokomotywa elektryczna, lokomotywa spalinowa itp.);
3. Jeśli weźmiesz broń i wystrzelisz ją, wtedy z powodu siły nacisku, jaką będą wytwarzać gazy prochowe, praca zostanie wykonana: kula jest przesuwana wzdłuż lufy pistoletu równocześnie ze wzrostem prędkości samej kuli;
4. Praca mechaniczna to także czas siła tarcia działa na ciało, zmuszając go do zmniejszenia prędkości jego ruchu;
5. Powyższy przykład z kulkami, gdy wznoszą się w przeciwnym kierunku w stosunku do kierunku grawitacji, jest również przykładem pracy mechanicznej, ale oprócz grawitacji Archimedes działa także wtedy, gdy wszystko, co jest lżejsze od powietrza, wznosi się.

Czym jest władza?

Na koniec chcę dotknąć tematu władzy. Praca siły, która dokonuje się w jednej jednostce czasu, nazywana jest mocą. W istocie, moc jest wielkością fizyczną, która jest przejawem stosunku pracy do pewnego okresu, w którym to dzieło zostało wykonane: M = P / B, gdzie M jest mocą, P jest pracą, B jest czasem. Jednostka mocy w SI oznaczona jako 1 wat. Watt jest równy mocy, która sprawia, że ​​praca w jednym dżulach na sekundę: 1 W = 1 J1s.