Работа, выполняемая постоянной по величине силой F - это физический параметр, который можно вычислить как произведение силы на перемещение, умноженное на косинус угла. Угол определяется направлением, вдоль которого действует сила, и направлением перемещения объекта.
Содержание:
Характеристики движения, с точки зрения его способности накапливать, принимать и передавать энергию вводятся с помощью термина «механическая работа» или «работа силы». Если перефразировать, то работой можно назвать «меру воздействия силы».
Определение механической работы
Определение 1
Формула работы записывается в виде:
A=F·s·cosα.
Работа является скалярной величиной. Единица в системе СИ, которая используется для измерения работы - Джоуль. Джоуль равен работе, которая выполняется силой в 1 Ньютон, осуществляющей перемещение на расстояние 1 метр, вдоль направления действия силы.
Если проецировать силу на ось, вдоль которой происходит перемещение, то она не останется постоянной величиной. Вычисление работы этом случае делают для малых перемещений $\triangle s_{i}$, которые суммируются и определяются формулой:
$A=\sum \triangle A_{i}=\sum F_{si} \triangle s_{i}$
Теперь вычислим работу при условии $\triangle s_{i}\rightarrow 0$, получаем, согласно определению интеграла, что наше выражение переходит в интеграл. При изображении работы на графике, в криволинейном варианте, получается суммирование бесконечно малых промежутков, а величина работы соответствует площади под линией на этом графике. Вычисления проводят так же как и для площади криволинейной фигуры.
$\triangle A_{i}=F_{si}\triangle s_{i}$
В качестве примера можно рассмотреть работу силы упругости пружины, которая вычисляется исходя из закон Гука. Чтобы осуществить растягивание пружины, надо приложить силу, модуль которой будет увеличиваться пропорционально увеличению длины пружины. Направление действия приложенной силы будет совпадать с направлением перемещения.
$F_{s} =kx$,
где k — это жесткость пружин.
В соотношении видна взаимосвязь модуля приложенной силы и координаты по оси х. Связь приложенного усилия и координаты на оси координат легко изобразить графически. Силу допустимо рисовать на графике прямой линией. Можно без труда обнаружить величину работы, производимую силой, приложенной к свободному концу пружины. Если брать график, то она вычисляется как площадь треугольника. Формула представлена в виде:
$A=\frac{kx^2}{2}$
Формула в такой интерпретации подходит для вычисления работы той силы, которая прикладывается к пружине и вызывает её сжатие. Случай сжатия и случай растяжения дают представление о том, что сила упругости соответствует работе, но противоположным знаком.
Определение 2
Если на объект воздействует сразу несколько сил, то при вычислении их общей работы надо суммировать все части работы, которые будут совершаться этим объектом. Когда объект перемещается поступательным образом, то точки приложения усилий движутся равномерно и одинаково. А значит суммарная работа всех усилий будет приравнена общей работе, которая определена для равнодействующей силы.
Мощность
Определение 3
Мощность —это работа силы, выполняемая в единицу времени.
Запись вычисления мощности, как физической величины обозначенной N, будет иметь вид отношения, в котором есть работа А и промежуток времени t. Получаем уравнение
$N=\frac{А}{t}$.
Определение 4
В системе СИ за единицу мощности берётся ватт (Вт). Один Ватт - это такая мощность, которую совершит работа в 1 Дж за промежуток времени равный 1 с.
Кроме системной единицы Ватт, используются и внесистемные единицы для измерения мощности. Например, для автомобилей часто применяется «лошадиная сила», которую можно приравнять к 745 Ваттам.
Warning: file_put_contents(./students_count.txt): failed to open stream: Permission denied in /var/www/webmath-q2ws/data/www/webmath.ru/poleznoe/guide_content_banner.php on line 20
Статьи по теме
Поможем выполнить
любую работу
