Mexanik ish formula bilan aniqlanadi. Mexanik ish va kinetik energiya. Mexanik ishlarga misollar

« Fizika - 10-sinf"

Energiyaning saqlanish qonuni tabiatning asosiy qonuni bo'lib, ko'p sodir bo'ladigan hodisalarni tasvirlash imkonini beradi.

Jismlarning harakatini tavsiflash ish va energiya kabi dinamika tushunchalari yordamida ham mumkin.

Fizikada ish va kuch nima ekanligini eslang.

Ushbu tushunchalar ular haqidagi kundalik g'oyalar bilan mos keladimi?

Barcha kundalik harakatlarimiz shundan kelib chiqadiki, biz mushaklar yordamida yoki atrofdagi jismlarni harakatga keltiramiz va bu harakatni saqlab qolamiz yoki harakatlanuvchi jismlarni to'xtatamiz.

Bu jismlar asboblar (bolg'a, qalam, arra), o'yinlarda - to'plar, yuvish vositalari, shaxmatchilar. Ishlab chiqarishda va qishloq xo'jaligi odamlar asboblarni ham harakatga keltirdilar.

Mashinalardan foydalanish ulardagi dvigatellardan foydalanish tufayli mehnat unumdorligini ko'p marta oshiradi.

Har qanday dvigatelning maqsadi oddiy ishqalanish va "ishchi" qarshilik bilan tormozlanishiga qaramay, jismlarni harakatga keltirish va bu harakatni saqlab turishdir (to'sar shunchaki metall ustida sirpanibgina qolmasdan, uni kesib, chiplarni olib tashlashi kerak; pulluk erni bo'shatish va boshqalar). Bunday holda, harakatlanuvchi jismga dvigatelning yonidan kuch ta'sir qilishi kerak.

Boshqa jismdan (boshqa jismlardan) kuch (yoki bir necha kuch) jismga uning harakat yo'nalishi bo'yicha yoki unga qarshi ta'sir qilganda ish tabiatda bajariladi.

Yomg'ir tomchilari yoki toshlar jardan tushganda tortishish kuchi ishlaydi. Shu bilan birga, ish havodan tushgan tomchilarga yoki toshga ta'sir qiluvchi qarshilik kuchi bilan ham amalga oshiriladi. Elastik kuch shamol tomonidan egilgan daraxt tekislanganda ham ish bajaradi.

Ishning ta'rifi.

Nyutonning impuls shaklidagi ikkinchi qonuni D = Dt Dt vaqt ichida jismga kuch ta'sir etsa, jismning tezligi kattaligi va yo'nalishi bo'yicha qanday o'zgarishini aniqlash imkonini beradi.

Tezlik modulining o'zgarishiga olib keladigan jismlarga kuchlarning ta'siri ham kuchlarga, ham jismlarning harakatlariga bog'liq bo'lgan qiymat bilan tavsiflanadi. Mexanikada bu miqdor deyiladi kuch ishi.

Tezlikning mutlaq qiymatdagi o'zgarishi faqat F r kuchning jismning harakat yo'nalishi bo'yicha proyeksiyasi noldan farq qilgandagina mumkin bo'ladi. Aynan shu proyeksiya tana modulining tezligini o'zgartiruvchi kuchning ta'sirini aniqlaydi. U ishni qiladi. Shuning uchun ishni F r kuchning siljish moduli bo'yicha proyeksiyasining mahsuloti deb hisoblash mumkin |Δ| (5.1-rasm):

A = F r |D|. (5.1)

Agar kuch va siljish orasidagi burchak a bilan belgilansa, u holda Fr = Fkosa.

Shunday qilib, ish quyidagilarga teng:

A = |D|kosa. (5.2)

Bizning kundalik ish haqidagi fikrimiz fizikadagi ish ta'rifidan farq qiladi. Sizning qo'lingizda og'ir chamadon bor va siz ishlayotganga o'xshaysiz. Biroq, jismoniy nuqtai nazardan, sizning ishingiz nolga teng.

Doimiy kuchning ishi kuch modullarining ko'paytmasiga va kuch qo'llash nuqtasining siljishiga va ular orasidagi burchakning kosinusiga teng.

Umuman olganda, harakatlanayotganda qattiq uning turli nuqtalarining harakatlari har xil, ammo kuch ishini aniqlashda biz ostidamiz Δ biz uni qo'llash nuqtasining harakatini tushunamiz. Da oldinga harakat qattiq jismning barcha nuqtalarining harakati kuch qo'llash nuqtasi harakati bilan mos keladi.

Ish, kuch va joy almashishdan farqli o'laroq, vektor kattalik emas, balki skalyar miqdordir. Bu ijobiy, salbiy yoki nol bo'lishi mumkin.

Ishning belgisi kuch va siljish orasidagi burchakning kosinus belgisi bilan aniqlanadi. Agar a< 90°, то А >0, chunki kosinus o'tkir burchaklar ijobiy. a > 90° da ish manfiy, chunki kosinus to'g'ri burchaklar salbiy. a = 90 ° da (o'zgarishga perpendikulyar kuch) hech qanday ish bajarilmaydi.

Agar tanaga bir nechta kuchlar ta'sir etsa, natijaviy kuchning siljishga proyeksiyasi alohida kuchlarning proyeksiyalari yig'indisiga teng bo'ladi:

F r = F 1r + F 2r + ... .

Shunday qilib, natijaviy kuchning ishi uchun biz olamiz

A = F 1r |D| + F 2r |D| + ... = A 1 + A 2 + .... (5.3)

Agar tanaga bir nechta kuchlar ta'sir qilsa, u holda to'liq vaqtli ish(barcha kuchlar ishining algebraik yig'indisi) natijaviy kuchning ishiga teng.

Bir kuch tomonidan bajarilgan ishni grafik ko'rinishda tasvirlash mumkin. Buni rasmda jism to'g'ri chiziq bo'ylab harakat qilganda kuch proyeksiyasining koordinatalariga bog'liqligini tasvirlab tushuntirib beraylik.

Tana OX o'qi bo'ylab harakatlansin (5.2-rasm), keyin

Fcosa = F x , |D| = D x.

Kuch ishi uchun biz olamiz

A = F|D|cosa = F x Dx.

Shubhasiz, (5.3, a) rasmda ko'rsatilgan to'rtburchakning maydoni, jismni x1 koordinatali nuqtadan x2 koordinatali nuqtaga ko'chirishda bajarilgan ishlarga son jihatdan teng.

(5.1) formula kuchning siljishga proyeksiyasi o'zgarmas bo'lganda amal qiladi. Egri chiziqli traektoriya, doimiy yoki o'zgaruvchan kuch bo'lsa, biz traektoriyani to'g'ri chiziqli deb hisoblash mumkin bo'lgan kichik segmentlarga va kichik siljishdagi kuchning proyeksiyasiga ajratamiz. Δ - doimiy.

Ish birligi.

Ish birligi asosiy formula (5.2) yordamida o'rnatilishi mumkin. Agar jismni uzunlik birligida harakatlantirganda, unga moduli bir ga teng bo'lgan kuch ta'sir etsa va kuchning yo'nalishi uning qo'llanilishi nuqtasining harakat yo'nalishiga (a = 0) to'g'ri kelsa, u holda ish birga teng bo'ladi. Xalqaro tizimda (SI) ish birligi joul (J bilan belgilanadi):

1 J = 1 N 1 m = 1 N m.

Joule- bu kuch va siljish yo'nalishlari bir-biriga to'g'ri keladigan bo'lsa, 1 ko'chishda 1 N kuchning bajargan ishidir.

Ko'pincha bir nechta ish birliklari ishlatiladi: kilojoule va megajoule:

1 kJ = 1000 J,
1 MJ = 1000000 J.

Ish katta vaqt ichida yoki juda qisqa vaqt ichida bajarilishi mumkin. Amalda esa, ishni tez yoki sekin bajarish mumkinligi befarq emas. Ish bajariladigan vaqt har qanday dvigatelning ishlashini aniqlaydi. Kichkina elektr motor juda ko'p ishlarni bajarishi mumkin, ammo bu juda ko'p vaqtni oladi. Shuning uchun, ish bilan bir qatorda, uni ishlab chiqarish tezligini tavsiflovchi miqdor - quvvat kiritiladi.

Quvvat - bu ish bajariladigan vaqt oralig'i Dtga A ishining nisbati, ya'ni quvvat - ish tezligi:

A ish o'rniga (5.4) formulaga uning ifodasini (5.2) qo'yib, olamiz

Shunday qilib, agar jismning kuchi va tezligi doimiy bo'lsa, u holda quvvat kuch vektori kattaligining tezlik vektorining kattaligiga va bu vektorlarning yo'nalishlari orasidagi burchakning kosinusiga teng bo'ladi. Agar bu miqdorlar o'zgaruvchan bo'lsa, (5.4) formuladan foydalanib, ta'rifga o'xshash o'rtacha quvvatni aniqlashimiz mumkin. o'rtacha tezlik tana harakatlari.

Quvvat tushunchasi har qanday mexanizm (nasos, kran, mashina dvigateli va boshqalar) tomonidan bajarilgan vaqt birligidagi ishni baholash uchun kiritilgan. Shuning uchun (5.4) va (5.5) formulalarda doimo tortish kuchi nazarda tutiladi.

SIda quvvat quyidagicha ifodalanadi vatt (Vt).

1 J ga teng ish 1 soniyada bajarilsa, quvvat 1 Vt ga teng.

Vatt bilan bir qatorda kattaroq (bir nechta) quvvat birliklari ishlatiladi:

1 kVt (kilovot) = 1000 Vt,
1 MVt (megavatt) = 1 000 000 Vt.

Ish nima ekanligini bilasizmi? Hech qanday shubhasiz. Har bir inson, agar u Yer sayyorasida tug'ilgan va yashasa, mehnat nima ekanligini biladi. Mexanik ish nima?

Bu kontseptsiya sayyoradagi ko'pchilik odamlarga ham ma'lum, garchi ba'zi odamlar bu jarayonni juda noaniq tushunishadi. Ammo biz hozir ular haqida gapirmayapmiz. Hatto kamroq odamlar bu nima ekanligini bilishadi fizika nuqtai nazaridan mexanik ish. Fizikada mexanik ish oziq-ovqat uchun inson mehnati emas, u odam yoki boshqa tirik mavjudot bilan mutlaqo bog'liq bo'lmagan jismoniy miqdordir. Qanaqasiga? Keling, buni hozir aniqlaylik.

Fizikada mexanik ish

Keling, ikkita misol keltiraylik. Birinchi misolda daryoning suvlari tubsizlikka duch kelib, sharshara shaklida shovqin bilan pastga tushadi. Ikkinchi misol - qo'l uzunligida ushlab turadigan odam og'ir narsa, masalan, ayvonda singan tomni ushlab turadi qishloq uyi xotini va bolalari uni qo'llab-quvvatlash uchun nimadir qidirayotganda yiqilib tushdi. Mexanik ish qachon bajariladi?

Mexanik ishning ta'rifi

Deyarli har bir kishi ikkilanmasdan javob beradi: ikkinchisida. Va ular xato qiladilar. Buning aksi haqiqatdir. Fizikada mexanik ish tasvirlangan quyidagi ta'riflar bilan: Mexanik ish jismga kuch ta'sir qilganda va u harakat qilganda bajariladi. Mexanik ish qo'llaniladigan kuch va bosib o'tgan masofaga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Mexanik ish formulasi

Mexanik ish quyidagi formula bilan aniqlanadi:

bu erda A ish,
F - kuch,
s - bosib o'tgan masofa.

Shunday qilib, charchagan tom egasining barcha qahramonliklariga qaramay, uning qilgan ishi nolga teng, lekin baland qoyadan tortishish ta'siri ostida tushgan suv eng mexanik ishlarni bajaradi. Ya'ni, agar biz og'ir kabinetni muvaffaqiyatsiz itarib qo'ysak, unda biz juda ko'p kuch qo'llashimizga qaramay, fizika nuqtai nazaridan qilgan ishimiz nolga teng bo'ladi. Ammo agar biz shkafni ma'lum masofaga siljitsak, u holda biz qo'llaniladigan kuchning mahsulotiga va tanani harakatga keltirgan masofaga teng ishni bajaramiz.

Ish birligi 1 J. Bu jismni 1 m masofada harakatlantirish uchun 1 nyuton kuchning bajargan ishidir berilgan kuch majburiyat oladi ijobiy ish. Masalan, biz tanani itarib yuborsak, u harakat qiladi. Va agar kuch tananing harakatiga qarama-qarshi yo'nalishda qo'llanilsa, masalan, ishqalanish kuchi, u holda bu kuch salbiy ish qiladi. Agar qo'llaniladigan kuch tananing harakatiga hech qanday ta'sir qilmasa, u holda bu ish tomonidan bajariladigan kuch nolga teng.

Deyarli har bir kishi ikkilanmasdan javob beradi: ikkinchisida. Va ular xato qiladilar. Buning aksi haqiqatdir. Fizikada mexanik ish tasvirlangan quyidagi ta'riflar bilan: Mexanik ish jismga kuch ta'sir qilganda va u harakat qilganda bajariladi. Mexanik ish qo'llaniladigan kuch va bosib o'tgan masofaga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Mexanik ish formulasi

Mexanik ish quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Bu erda A - ish, F - kuch, s - bosib o'tgan masofa.

POTENTIAL(potentsial funktsiya), jismoniy kuch maydonlarining keng sinfini (elektr, tortishish va boshqalar) va umuman, vektorlar (suyuqlik tezligi maydoni va boshqalar) bilan ifodalangan fizik miqdorlar sohalarini tavsiflovchi tushuncha. Umumiy holatda vektor maydon potensiali a( x,y,z) shunday skalyar funksiyadir u(x,y,z) bu a=grad

35. Elektr maydonidagi o'tkazgichlar. Elektr quvvati.Elektr maydonidagi o'tkazgichlar. Supero'tkazuvchilar - bu elektr maydoni ta'sirida harakatlanishi mumkin bo'lgan juda ko'p miqdordagi erkin zaryad tashuvchilarning mavjudligi bilan tavsiflangan moddalar. Supero'tkazuvchilarga metallar, elektrolitlar va uglerod kiradi. Metalllarda erkin zaryadlarning tashuvchilari atomlarning tashqi qobiqlarining elektronlari bo'lib, ular atomlar o'zaro ta'sirlashganda "o'z" atomlari bilan aloqalarini butunlay yo'qotadi va butun o'tkazgichning mulkiga aylanadi. Erkin elektronlar gaz molekulalari kabi termal harakatda qatnashadi va metall bo'ylab istalgan yo'nalishda harakatlanishi mumkin. Elektr quvvati- o'tkazgichning xarakteristikasi, uning elektr zaryadini to'plash qobiliyatining o'lchovi. Nazariy jihatdan elektr zanjirlari sig'im - ikkita o'tkazgich orasidagi o'zaro sig'im; ikki terminalli tarmoq shaklida taqdim etilgan elektr zanjirining sig'imli elementining parametri. Bunday sig'im elektr zaryadining kattaligining ushbu o'tkazgichlar orasidagi potentsial farqga nisbati sifatida aniqlanadi.

36. Parallel plastinkali kondansatkichning sig'imi.

Parallel plastinkali kondansatkichning sig'imi.

Bu. Yassi kondansatörning sig'imi faqat uning o'lchamiga, shakliga va dielektrik o'tkazuvchanligiga bog'liq. Yuqori sig'imli kondansatör yaratish uchun plitalarning maydonini oshirish va dielektrik qatlam qalinligini kamaytirish kerak.

37. Vakuumdagi oqimlarning magnit o'zaro ta'siri. Amper qonuni.Amper qonuni. 1820 yilda Amper (frantsuz olimi (1775-1836)) eksperimental ravishda hisoblash mumkin bo'lgan qonunni o'rnatdi. oqim o'tkazuvchi uzunlikdagi o'tkazgich elementiga ta'sir qiluvchi kuch.

bu erda magnit induksiya vektori, oqim yo'nalishi bo'yicha chizilgan o'tkazgich uzunligi elementining vektori.

Kuch moduli , bu erda o'tkazgichdagi oqim yo'nalishi va magnit maydon induksiyasi yo'nalishi orasidagi burchak. Bir xil maydonda oqim o'tkazuvchi uzunlikdagi tekis o'tkazgich uchun

Ta'sir etuvchi kuchning yo'nalishi yordamida aniqlanishi mumkin chap qo'l qoidalari:

Agar chap qo'lning kafti normal (hozirgi) komponentga mos keladigan tarzda joylashtirilgan bo'lsa magnit maydon kaftga kirdi va to'rtta cho'zilgan barmoq oqim bo'ylab yo'naltiriladi, keyin bosh barmog'i Amper kuchining harakat yo'nalishini ko'rsatadi.

38. Magnit maydon kuchi. Bio-Savart-Laplas qonuniMagnit maydon kuchi(standart belgi N ) - vektor jismoniy miqdor, vektorning farqiga teng magnit induksiya B Va magnitlanish vektori J .

IN Xalqaro birliklar tizimi (SI): Qaerda - magnit doimiy.

BSL qonuni. Ayrim oqim elementining magnit maydonini aniqlaydigan qonun

39. Bio-Savart-Laplas qonunining qo'llanilishi. To'g'ridan-to'g'ri oqim maydoni uchun

Dumaloq burilish uchun.

Va solenoid uchun

40. Magnit maydon induksiyasi Magnit maydon vektor miqdori bilan tavsiflanadi, bu magnit maydon induksiyasi deb ataladi (fazoning ma'lum bir nuqtasida magnit maydonning kuch xarakteristikasi bo'lgan vektor miqdori). MI. (B) bu o'tkazgichlarga ta'sir qiluvchi kuch emas, bu quyidagi formula yordamida ushbu kuch orqali topiladigan miqdor: B=F / (I * l) (Og'zaki: MI vektor moduli. (B) nisbatga teng magnit chiziqlarga perpendikulyar joylashgan tok o'tkazgichga magnit maydon ta'sir qiladigan F kuch moduli, I o'tkazgichdagi oqim kuchiga va o'tkazgichning uzunligi l. Magnit induktsiya faqat magnit maydonga bog'liq. Shu munosabat bilan induksiyani magnit maydonning miqdoriy xarakteristikasi deb hisoblash mumkin. Tezlik bilan harakatlanuvchi zaryadga magnit maydon qanday kuch (Lorentz kuchi) bilan ta'sir qilishini aniqlaydi. MI teslalarda o'lchanadi (1 Tesla). Bunda 1 T=1 N/(A*m). MIning yo'nalishi bor. Grafik jihatdan uni chiziqlar shaklida chizish mumkin. Yagona magnit maydonda MI chiziqlari parallel bo'ladi va MI vektori barcha nuqtalarda bir xil tarzda yo'naltiriladi. Bir xil bo'lmagan magnit maydonda, masalan, tok o'tkazuvchisi atrofidagi maydonda magnit induksiya vektori o'tkazgich atrofidagi fazoning har bir nuqtasida o'zgaradi va bu vektorga tegishlar o'tkazgich atrofida konsentrik doiralarni hosil qiladi. .

41. Zarrachaning magnit maydondagi harakati. Lorents kuchi. a) - Agar zarracha bir xil magnit maydon hududiga uchib kirsa va V vektor B vektorga perpendikulyar bo'lsa, u holda u radiusi R=mV/qB aylana bo'ylab harakatlanadi, chunki Lorents kuchi Fl=mV^2. /R markazga tortuvchi kuch rolini o'ynaydi. Aylanish davri T=2piR/V=2pim/qB ga teng va u zarracha tezligiga bog‘liq emas (Bu faqat V uchun to‘g‘ri keladi.<<скорости света) - Если угол между векторами V и B не равен 0 и 90 градусов, то частица в однородном магнитном поле движется по винтовой линии. - Если вектор V параллелен B, то частица движется по прямой линии (Fл=0). б) Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца.

Magnit kuch quyidagi munosabat bilan aniqlanadi: Fl = q·V·B·sina (q - harakatlanuvchi zaryadning kattaligi; V - uning tezligi moduli; B - magnit maydon induksiya vektorining moduli; alfa - vektor V va vektor orasidagi burchak B) Lorentz kuchi tezlikka perpendikulyar va shuning uchun u ishlamaydi, zaryad tezligi modulini va uning kinetik energiyasini o'zgartirmaydi. Ammo tezlik yo'nalishi doimiy ravishda o'zgarib turadi. Lorents kuchi B va v vektorlariga perpendikulyar bo'lib, uning yo'nalishi Amper kuchining yo'nalishi bilan bir xil chap qo'l qoidasi yordamida aniqlanadi: agar chap qo'l magnit induksiya B komponentiga perpendikulyar bo'ladigan tarzda joylashtirilsa. zaryad tezligi, kaftga kiradi va to'rt barmoq musbat zaryad harakati bo'ylab (salbiy harakatga qarshi) yo'naltiriladi, keyin 90 gradus egilgan bosh barmog'i F l ta'sir qiluvchi Lorents kuchining yo'nalishini ko'rsatadi. zaryad.

1.5. MEXANIK ISHI VA KINETIK ENERGIYA

Energiya tushunchasi. Mexanik energiya. Ish energiya o'zgarishining miqdoriy o'lchovidir. Natijaviy kuchlarning ishi. Mexanikada kuchlarning ishi. Hokimiyat tushunchasi. Mexanik harakatning o'lchovi sifatida kinetik energiya. Aloqa o'zgarishi ichki va tashqi kuchlarning ishi bilan aniq energiya.Turli xil mos yozuvlar tizimlarida tizimning kinetik energiyasi.Koenig teoremasi.

Energiya - bu harakat va o'zaro ta'sirning turli shakllarining universal o'lchovidir. M mexanik energiya miqdorini tavsiflaydi salohiyatVakinetik energiya, komponentlarida mavjud mexanik tizim . Mexanik energiya- bu ob'ektning harakati yoki uning pozitsiyasi, mexanik ishlarni bajarish qobiliyati bilan bog'liq energiya.

Kuch ishi - bu o'zaro ta'sir qiluvchi jismlar o'rtasidagi energiya almashinuvi jarayonining miqdoriy xarakteristikasi.

Zarracha kuch ta'sirida ma'lum traektoriya bo'ylab 1-2 harakat qilsin (5.1-rasm). Umuman olganda, jarayondagi kuch

Zarrachaning harakati ham kattalik, ham yo'nalish bo'yicha o'zgarishi mumkin. Keling, 5.1-rasmda ko'rsatilganidek, kuchni doimiy deb hisoblash mumkin bo'lgan elementar siljishni ko'rib chiqaylik.

Kuchning siljishga ta'siri skalyar mahsulotga teng qiymat bilan tavsiflanadi, bu deyiladi asosiy ish harakatlanuvchi kuchlar. U boshqa shaklda taqdim etilishi mumkin:

,

bu erda vektorlar orasidagi burchak va elementar yo'l, vektorning vektorga proyeksiyasi ko'rsatilgan (5.1-rasm).

Demak, kuchning siljishdagi elementar ishi

Miqdor algebraikdir: kuch vektorlari orasidagi burchakka yoki kuch vektorining siljish vektoriga proyeksiyasi belgisiga qarab, u ijobiy yoki salbiy bo'lishi mumkin va, xususan, nolga teng bo'lsa, ya'ni. . SI ish birligi Joule, qisqartirilgan J.

(5.1) ifodani 1-nuqtadan 2-nuqtagacha boʻlgan yoʻlning barcha elementar boʻlimlari boʻyicha yigʻish (integratsiyalash) orqali biz kuchning berilgan siljishda bajargan ishni topamiz:

Ko'rinib turibdiki, A elementar ishi son jihatdan soyali chiziqning maydoniga teng va 1 nuqtadan 2 nuqtagacha bo'lgan yo'lda A ishi egri chiziq, ordinatalar 1 va bilan chegaralangan shaklning maydonidir. 2 va s o'qi. Bunday holda, rasmning s o'qi ustidagi maydoni plyus belgisi bilan olinadi (u ijobiy ishga mos keladi), s o'qi ostidagi rasmning maydoni esa minus belgisi bilan olinadi ( u salbiy ishga mos keladi).

Keling, ishni hisoblash misollarini ko'rib chiqaylik. Elastik kuchning ishi bu yerda A zarraning O nuqtaga nisbatan radius vektori (5.3-rasm).

Bu kuch ta’sir etuvchi A zarrachani ixtiyoriy yo‘l bo‘ylab 1-nuqtadan 2-nuqtaga o‘tkazamiz.Avval kuchning elementar siljishdagi elementar ishini topamiz:

.

Skalyar mahsulot siljish vektorining vektorga proyeksiyasi qayerda. Bu proyeksiya vektor modulining o'sishiga teng.

Endi bu kuchning butun yo'l bo'ylab bajargan ishni hisoblab chiqamiz, ya'ni oxirgi ifodani 1-banddan 2-bandga integrallaymiz:

Keling, tortishish (yoki matematik jihatdan o'xshash Kulon kuchi) tomonidan bajarilgan ishni hisoblaylik. Vektorning boshida statsionar nuqta massasi (nuqta zaryadi) bo'lsin (5.3-rasm). A zarracha 1-nuqtadan 2-nuqtaga ixtiyoriy yoʻl boʻylab harakat qilganda tortishish (kulon) kuchi bajargan ishni aniqlaylik. A zarrachaga ta'sir qiluvchi kuchni quyidagicha ifodalash mumkin:

bu erda gravitatsiyaviy o'zaro ta'sir parametri ga, Kulon o'zaro ta'siri uchun esa uning qiymati ga teng. Avval bu kuchning siljishdagi elementar ishini hisoblab chiqamiz

Oldingi holatda bo'lgani kabi, skalyar mahsulot shuning uchun

.

Bu kuchning ishi 1-banddan 2-bandgacha

Keling, bir xil tortishish kuchining ishini ko'rib chiqaylik. Bu kuchni musbat yo'nalishli vertikal o'qning z birlik birligi ko'rsatilgan shaklda yozamiz (5.4-rasm). Og'irlikning siljishdagi elementar ishi

Skalyar mahsulot bu erda birlik birligiga proyeksiya z koordinatasining o'sishiga teng. Shuning uchun ish ifodasi shaklni oladi

Berilgan kuch tomonidan 1 nuqtadan 2 nuqtagacha bajarilgan ish

Ko'rib chiqilgan kuchlar, ularning ishi, (5.3) - (5.5) formulalaridan ko'rinib turganidek, 1 va 2 nuqtalar orasidagi yo'lning shakliga bog'liq emas, balki faqat ushbu nuqtalarning holatiga bog'liqligi ma'nosida qiziq. . Bu kuchlarning bu juda muhim xususiyati barcha kuchlarga xos emas. Masalan, ishqalanish kuchi bunday xususiyatga ega emas: bu kuchning ishi nafaqat boshlang'ich va tugash nuqtalarining holatiga, balki ular orasidagi yo'lning shakliga ham bog'liq.

Shu paytgacha biz bir kuchning ishi haqida gapirib keldik. Agar harakat jarayonida zarrachaga bir nechta kuchlar ta'sir etsa, natijada hosil bo'lgan kuchning ma'lum bir siljishdagi ishi kuchlarning har biri bajargan ishning algebraik yig'indisiga teng ekanligini ko'rsatish oson. bir xil siljish bo'yicha alohida. Haqiqatan ham,

Keling, e'tiborga yangi miqdorni kiritaylik - kuch. U ishning bajarilish tezligini tavsiflash uchun ishlatiladi. Quvvat , a-prior, - kuchning vaqt birligida bajargan ishidir . Agar kuch ma'lum vaqt davomida ishlayotgan bo'lsa, u holda ma'lum bir vaqtning o'zida ushbu kuch tomonidan ishlab chiqilgan quvvat shuni hisobga olsak, biz olamiz

SI quvvat birligi Vatt bo'lib, Vt deb qisqartiriladi.

Shunday qilib, kuch bilan ishlab chiqilgan quvvat kuch vektorining skalyar mahsulotiga va bu kuchni qo'llash nuqtasi harakatlanadigan tezlik vektoriga teng. Ish kabi kuch ham algebraik miqdordir.

Quvvatning kuchini bilib, bu kuchning t vaqt oralig'ida bajargan ishni topish mumkin. Darhaqiqat, (5.2) dagi integralni sifatida taqdim etish olamiz

Bundan tashqari, siz juda muhim bir holatga e'tibor berishingiz kerak. Ish (yoki kuch) haqida gapirganda, har bir aniq holatda ishni aniq ko'rsatish yoki tasavvur qilish kerak qanday kuch(yoki kuchlar) nazarda tutiladi. Aks holda, qoida tariqasida, tushunmovchiliklar muqarrar.

Keling, kontseptsiyani ko'rib chiqaylik zarralarning kinetik energiyasi. Massa zarrasi bo'lsin T ba'zi bir kuch ta'sirida harakat qiladi (umumiy holatda bu kuch bir nechta kuchlarning natijasi bo'lishi mumkin). Bu kuch elementar siljishda bajaradigan elementar ishni topamiz. Shuni yodda tutgan holda va biz yozamiz

.

Skalyar mahsulot vektorning vektor yo'nalishiga proyeksiyasi qayerda. Bu proyeksiya tezlik vektori kattaligining ortishiga teng. Shuning uchun, boshlang'ich ish

Bundan ko'rinib turibdiki, hosil bo'lgan kuchning ishi qavs ichidagi ma'lum bir qiymatni oshirishga boradi, bu deyiladi. kinetik energiya zarralar.

va 1-banddan 2-bandga yakuniy harakatda

ya'ni Muayyan siljishda zarrachaning kinetik energiyasidagi o'sish barcha kuchlar ishining algebraik yig'indisiga teng, zarrachaga bir xil siljishda ta'sir etuvchi. Agar u holda, ya'ni zarrachaning kinetik energiyasi ortadi; agar shunday bo'lsa, u holda kinetik energiya kamayadi.

(5.9) tenglamani har ikki tomonni mos keladigan dt vaqt oralig'iga bo'lish yo'li bilan boshqa ko'rinishda ko'rsatish mumkin:

Demak, zarraning kinetik energiyasining vaqtga nisbatan hosilasi zarrachaga ta’sir etuvchi natijaviy kuchning N kuchiga teng.

Endi kontseptsiya bilan tanishtiramiz tizimning kinetik energiyasi . Keling, ma'lum bir sanoq sistemasidagi ixtiyoriy zarralar tizimini ko'rib chiqaylik. Tizimning zarrasi ma'lum bir momentda kinetik energiyaga ega bo'lsin. Har bir zarrachaning kinetik energiyasidagi o'sish (5.9) ga ko'ra, ushbu zarrachaga ta'sir qiluvchi barcha kuchlarning ishiga teng: Sistemaning barcha zarralariga ta'sir qiluvchi barcha kuchlar bajargan elementar ishni topamiz:

sistemaning umumiy kinetik energiyasi qayerda. E'tibor bering, tizimning kinetik energiyasi miqdordir qo'shimcha : u tizimning alohida qismlarining bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilishidan qat'i nazar, ularning kinetik energiyalari yig'indisiga teng.

Shunday qilib, sistemaning kinetik energiyasining ortishi sistemaning barcha zarrachalariga ta'sir etuvchi barcha kuchlarning bajargan ishiga teng.. Barcha zarrachalarning elementar harakati bilan

va oxirgi harakatda

ya'ni tizimning kinetik energiyasining vaqt hosilasi tizimning barcha zarralariga ta'sir qiluvchi barcha kuchlarning umumiy kuchiga teng.,

Koenig teoremasi: kinetik energiya K zarralar sistemasini ikki hadning yig'indisi sifatida ifodalash mumkin: a) kinetik energiya mV c 2 /2 massasi butun sistemaning massasiga teng bo'lgan va tezligi massa markazining tezligiga to'g'ri keladigan xayoliy moddiy nuqta; b) kinetik energiya K rel massa markazida hisoblangan zarralar tizimi.

"Mehnat qanday o'lchanadi" mavzusini ochishdan oldin, kichik bir chetga chiqish kerak. Bu dunyoda hamma narsa fizika qonunlariga bo'ysunadi. Har bir jarayon yoki hodisa fizikaning ma'lum qonunlari asosida tushuntirilishi mumkin. Har bir o'lchangan miqdor uchun odatda o'lchanadigan birlik mavjud. O'lchov birliklari doimiy va butun dunyoda bir xil ma'noga ega.

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

Xalqaro birliklar tizimi

Buning sababi quyidagicha. O'n to'qqiz oltmishda, Og'irliklar va o'lchovlar bo'yicha o'n birinchi Bosh konferentsiyada butun dunyoda tan olingan o'lchovlar tizimi qabul qilindi. Ushbu tizim Le Système International d'Unités, SI (SI System International) deb nomlandi. Ushbu tizim butun dunyoda qabul qilingan o'lchov birliklarini va ularning munosabatlarini aniqlash uchun asos bo'ldi.

Fizik atamalar va terminologiya

Fizikada termodinamikaning fizika bo‘limining rivojlanishiga katta hissa qo‘shgan ingliz fizigi Jeyms Joul sharafiga kuch ishining o‘lchov birligi J (Joule) deb ataladi. Bir Joul bir N (Nyuton) kuchning qo'llanilishi kuch yo'nalishi bo'yicha bir M (metr) harakat qilganda bajargan ishiga teng. Bir N (Nyuton) kuch yo'nalishi bo'yicha bir m/s2 (sekundiga metr) tezlashishi bilan bir kg (kilogramm) massali kuchga teng.

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

Ish topish uchun formula

Ma'lumotingiz uchun. Fizikada hamma narsa bir-biriga bog'langan har qanday ishni bajarish qo'shimcha harakatlarni bajarishni o'z ichiga oladi; Misol tariqasida, biz uy ishqibozini olishimiz mumkin. Fan rozetkaga ulanganda fan pichoqlari aylana boshlaydi. Aylanadigan pichoqlar havo oqimiga ta'sir qiladi va unga yo'nalishli harakatni beradi. Bu ishning natijasi. Ammo ishni bajarish uchun boshqa tashqi kuchlarning ta'siri zarur, ularsiz harakat qilish mumkin emas. Bularga elektr toki, quvvat, kuchlanish va boshqa tegishli qiymatlar kiradi.

Elektr toki, uning yadrosida, birlik vaqt ichida o'tkazgichdagi elektronlarning tartibli harakati. Elektr toki musbat yoki manfiy zaryadlangan zarrachalarga asoslanadi. Ular elektr zaryadlari deb ataladi. C, q, Kl (Coulomb) harflari bilan belgilanadi, frantsuz olimi va ixtirochi Sharl Kulon nomi bilan atalgan. SI tizimida u zaryadlangan elektronlar sonini o'lchash birligidir. 1 C zaryadlangan zarrachalar hajmiga teng ko'ndalang kesim vaqt birligi uchun o'tkazgich. Vaqt birligi - bir soniya. Elektr zaryadining formulasi quyidagi rasmda ko'rsatilgan.

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

Elektr zaryadini topish formulasi

Elektr tokining kuchi A (amper) harfi bilan ko'rsatilgan. Amper - fizikada zaryadlarni o'tkazgich bo'ylab harakatlantirish uchun sarflangan kuch ishini o'lchashni tavsiflovchi birlik. Uning asosida, elektr toki- bu ta'sir ostida o'tkazgichdagi elektronlarning tartibli harakati elektromagnit maydon. Supero'tkazuvchilar - elektronlarning o'tishiga ozgina qarshilik ko'rsatadigan material yoki erigan tuz (elektrolit). Elektr tokining kuchiga ikkita jismoniy miqdor ta'sir qiladi: kuchlanish va qarshilik. Ular quyida muhokama qilinadi. Oqim kuchi har doim kuchlanish bilan to'g'ridan-to'g'ri proportsional va qarshilikka teskari proportsionaldir.

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

Joriy quvvatni topish formulasi

Yuqorida aytib o'tilganidek, elektr toki o'tkazgichdagi elektronlarning tartibli harakatidir. Ammo bitta ogohlantirish bor: ular harakat qilish uchun ma'lum bir ta'sirga muhtoj. Bu ta'sir potentsial farqni yaratish orqali yaratiladi. Elektr zaryadi ijobiy yoki salbiy bo'lishi mumkin. Ijobiy zaryadlar har doim manfiy zaryadlarga moyil bo'ladi. Bu tizimning muvozanati uchun zarurdir. Ijobiy va manfiy zaryadlangan zarrachalar soni orasidagi farq elektr kuchlanish deb ataladi.

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

Voltajni topish formulasi

Quvvat - bu bir soniya vaqt ichida bir J (Joule) ishni bajarish uchun sarflangan energiya miqdori. Fizikada o'lchov birligi W (Vatt), SI tizimida W (Vatt) sifatida belgilanadi. Elektr quvvati hisobga olinganligi sababli, bu erda sarflangan qiymatdir elektr energiyasi muayyan vaqt ichida muayyan harakatni bajarish.

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

Elektr quvvatini topish uchun formula

Xulosa o'rnida shuni ta'kidlash kerakki, ishning o'lchov birligi skalyar kattalik bo'lib, fizikaning barcha sohalari bilan bog'liq bo'lib, nafaqat elektrodinamika yoki issiqlik texnikasi, balki boshqa bo'limlar nuqtai nazaridan ham ko'rib chiqilishi mumkin. Maqolada kuch ishining o'lchov birligini tavsiflovchi qiymat qisqacha ko'rib chiqiladi.

Video