Механическая работа и мощность

Механическая работа

и мощность

Курс дистанционного обучения по физике

« Простые механизмы »

Работа

В обыденной жизни под словом «работа» мы называем различные действия человека или устройства. Например, мы говорим:

Что такое механическая работа?

работает пылесос

работает компьютер

ЧТО МЫ ПОНИМАЕМ ПОД СЛОВОМ «РАБОТА»?

Подумаешь! Я тоже

работаю – прыгаю!

Не мешай мне работать! Я читаю

учебник физики!

В физике «механической работой» называют работу какой-нибудь силы (силы тяжести, упругости, трения и т.д.) над телом, в результате действия которой тело перемещается.

Выполняется ли работа?

Слайд 7.Желая передвинуть тумбочку, мы действуем на неё с силой, но если при этом тумбочка не приходит в движение, то механической работы мы не совершаем (щелчок мышью).

Механическая работа не совершается, если тело не сдвинули!

Пример выполненной работы

Слайд 4. Рассмотрим пример. Лошадь, тянущая телегу, действует на неё с некоторой силой (щелчок мышью). Обозначим ее F тяги . Телега движется вправо (щелчок мышью), то есть вдоль направления силы тяги лошади. Поэтому в физике говорят, что F тяги совершает над телегой механическую работу.

Кто совершает работу?

- Лошадь!

Пример выполненной работы

Слайд 5. Рассмотрим примеры механической работы (щелчок мышью). Поезд движется под действием силы тяги электровоза, при этом совершается механическая работа. Желая передвинуть шкаф (щелчок мышью), мы действуем на него с силой, и он постепенно приходит в движение. Скорость шкафа при этом увеличивается. Из этих примеров видно, что механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы.

Условия для выполнения работы

• На тело должна действовать сила F
• Под действием этой силы тело должно перемещаться

Работа - физическая величина, равная произведению силы, действующей на тело, на путь, совершенный телом под действием силы в направлении этой силы.

А = F · s

А - механическая работа,

F - сила,

S - пройдённый путь .

МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА

- физическая величина, которая характеризует результат действия силы.

А - механическая работа,

F - сила,

S - пройденный путь.

МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА

СИ:

[A] = [H ∙ м = Дж]

1Дж = 1Н ∙ 1м

Единицы работы

За единицу работы принимают работу, совершаемую силой в 1 Н, на пути, равном 1 м.

Измеряют в Джоулях

• 1кДж=1000 Дж
• 1МДж=1000 000Дж
• 1мДж=0,001Дж

F т =1Н

1м

А = 1 Дж=1Н ·1м

Когда механическая работа не совершается?

х

х

F

S

F тр

S

Если сила и перемещение перпендикулярны друг другу, то работа не совершается!

Итак, если сила и перемещение сонаправлены, то совершается положительная работа!

Если сила и перемещение противоположно направлены, то совершается отрицательная работа!

S

F т

Кто быстрее совершит одинаковую работу?

Почему?

Мощность

- физическая величина, которая характеризует скорость выполнения работы.

Работа

Мощность

=

Время

N=A / t

Мощность характеризует быстроту совершения работы.

Мощность ( N ) – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа.

Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени.

В Международной системе (СИ) единица мощности называется Ватт (Вт) в честь английского изобретателя Джеймса Ватта (Уатта), построившего первую паровую машину.

[ N ] = Вт = Дж / c

1 Вт = 1 Дж / 1с

1 Ватт равен мощности силы, совершающей работу в 1 Дж за 1 секунду

Сам Ватт (1736-1819) пользовался другой единицей мощности - лошадиной силой (1 л.с.), которую он ввёл с целью возможности сравнения работоспособности паровой машины и лошади.

1л.с. = 735 Вт

«Живые двигатели» кратковременно могут повышать свою мощность в несколько раз.

Лошадь может доводить свою мощность при беге и прыжках до десятикратной и более величины.

Единицы мощности

За единицу мощности принимают работу, совершаемую силой в 1 Дж, за 1 секунду.

Измеряют в Ваттах

1л.с. = 735 Вт

• 1кВт=1000 Вт
• 1МВт=1000 000Вт
• 1мВт=0,001Вт
• 1 л.с=736 Вт

F т =1Н

1м

N = 1 Вт=1Дж/ 1с

ОКАЗЫВАЕТСЯ, ЧТО ...

Оказывается, самым мощным источником механической энергии является огнестрельное оружие!

С помощью пушки можно бросить ядро массой 900кг со скоростью 500м/с, развивая за 0,01 секунды около 110 000 000 Дж работы. Эта работа равнозначна работе по подъему 75 т груза на вершину пирамиды Хеопса

(высота 150м ).

Мощность выстрела пушки будет составлять 11 000 000 000 Вт =

15 000 000 л.с.

Домашнее задание

§55-56 читать, выучить формулы работы и мощности

Решить задачи в учебнике:

упражнение №31 (1,2,3,4)

задачник №661 (устно),

№ 672, 706 (письменно).

• Какую работу совершал Кирилл, поднимая кирпичи для кладки печи, на высоту 0,5 м. Размеры кирпича 20х 10х 5 см 3 .

• Дано: СИ Решение:
• а= 20 см
• b= 10 cм
• c = 5 cм
• h = 0,5 м
• ρ = 1800 кг/ М 3
• А - ?

А = F ∙S S = h

= 0,2 м

= 0,1 м

F = m ∙g

m = ρ∙ V

= 0,05 м

V = a ∙b∙c

V= 0,2 м ∙0,1 м∙0,05 м = 0,001 М 3

m = 1800 кг/ М 3 ∙ 0, 001 м 3 = 1,8 кг

F = 1,8 кг ∙10 =18 Н

А = 18 Н ∙ 0,5 м = 9 Дж

• Какую мощность развивает Анатолий, поднимая из колодца глубиной 6 м ведро воды за 1, 5 минуты? Объём воды в ведре 8 л, масса пустого ведра 400 г.

• Дано: СИ Решение:
• h= 6 м
• m 1 = 400 г
• V = 8 л
• t= 1,5 мин.
• N-?

N =

= 0,4 кг

A = F ∙s s = h

= 0,008 М 3

F = m ∙g

= 90 с

m = m 1 + m 2

m 2 = ρ∙V

m 2 = 1000 кг/ М 3 ∙ 0, 008 М 3 = 8 кг

F = ( 8 кг + 0,4 кг)∙9,8 ≈ 84 Н

А = 84 Н ∙6 м = 504 Дж

N = = 5,6Вт

Гришка, сколачивая опалубку, развивал мощность 0,1 кВт, делая 60 ударов молотком за 1 минуту. Определите работу, производимую им за 1 удар.

Дано: Си Решение:

N = 0,1 кВт

n= 60

t= 1мин

А- ?

=100 Вт

N =

A = N ∙ t

= 60 с

A 1 =

A = 100Вт ∙60 с = 600 Дж

А 1 = = 100 Дж

Решите задачу ! Пока Петины друзья занимались общественно полезной работой, Петя, масса которого 35 кг, залез на самую верхушку березы, высота которой 12 м. Какую механическую работу совершил Петя?

Печальный дядя Боря, мечтая создать у себя в комнате уют, два часа толкал свой шкаф с пиджаками и брюками, но так и не смог сдвинуть его с места. Какую механическую работу совершил печальный дядя Боря?

Определите мощность штангиста, поднимающего штангу массой 250 кг на высоту 2 м за 4 с.

Семиклассник Вася, расталкивая в школьном буфете первоклассников, за одну минуту совершает работу, равную 4200Дж. Какова мощность семиклассника , неудержимо рвущегося к еде?