Главная

Урок 11. Механическая работа. Мощность - Материалы к изучению

Сегодня на уроке мы познакомимся с новыми физическими величинами.

Вы узнаете, что такое механическая работа и мощность, а также научитесь решать задачи на применение формулы механической работы и мощности

В обыденной жизни под словом «работа» мы называем различные действия человека или устройства. Например, мы говорим: работает учитель, работает ученик, работает грузчик, работает компьютер или холодильник. Но в физике понятие работы несколько иное. В физике, прежде всего, изучается механическая работа (работа какой-нибудь силы над телом, в результате действия которой тело перемещается).

Механическая работа совершается, только когда на тело действует сила, и оно движется.

Приведем несколько примеров механической работы:

-движение поезда под действием силы тяги электровоза

-при выстреле из ружья сила давления пороховых газов совершает работу- перемещает пулю вдоль ствола, скорость пули при этом увеличивается.

Из этих примеров видно, что механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы.

Механическая работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело, уменьшает скорость его движения. Например, прокатившись с горы санки, останавливаются. При этом совершается механическая работа. Под действием силы трения скорость уменьшается. Приведем примеры, в которых механическая работа не совершается. Если мы хотим передвинуть тяжелый шкаф, мы прилагаем усилие, но шкаф в движение не приходит. Значит, механическую работу мы не совершаем.

Если же тело движется без участия сил (по инерции), то и в этом случае механическая работа также не совершается.

Какой же вывод мы можем сделать из этих примеров?

Для совершения механической работы необходимы два условия:

1. На тело должна действовать сила и под действием этой силы тело должно двигаться.

2. Чем большая сила действует на тело, и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.

Значит, данная физическая величина зависит от приложенной силы и длины пройденного пути тела, причем эта зависимость прямо пропорциональная.

Механическая работа процесс перемещения тела под действием приложенной к нему силы.

Для определения работы нам необходимо знать не только величину силы и длину пути, но и направление, в котором движется тело. Работа может быть положительной, отрицательной и равна нулю.

Если направление движения тела совпадает с направлением приложенной силы, то данная сила совершает положительную работу: A=FS

Например, если мы будем воздействовать на мяч некоторой силой, и мяч под действием этой силы будет двигаться.

Если направление движения тела противоположно направлению приложенной силы, то данная сила совершает отрицательную работу: A= -FS

Например, если мячик движется по инерции до полной его остановки, на него действует сила трения скольжения. В этом случае сила трения совершает отрицательную работу.

Если направление приложенной силы перпендикулярно направлению движения тела, то данная сила работу не совершает: A=0

Например, работа, совершаемая силой тяжести при движении мяча по горизонтальной поверхности равна нулю. Единица механической работы-Джоуль (Дж), названа в честь английского ученого Джеймса Джоуля.

За единицу работы принимают работу, совершаемую силой в один Ньютон, на пути равном один метр.

один Джоуль равен один Ньютон на метр

один килоДжоуль равен 1000 Джоуль;

один Джоуль равен 0,001 килоДжоуль

1) Одинаковую ли работу совершат человек и экскаватор когда роют траншею длина, ширина, глубина и траншей одинаковы? Есть ли отличия в совершенной работе?

2) Одинаковую ли работу совершат лошадь и трактор при вспашке участка (длина, ширина участков одинаковы?) Есть ли отличия в совершенной работе?

Вывод: на совершение одинаковой работы разным телам требуется различное время.

Необходимо ввести величину, которая бы характеризовала быстроту выполнения работы. Такая величина в физике существует и называется она -мощность

Мощность – работа, совершаемая за единицу времени.

Мощность характеризует быстроту совершаемой работы и определяется по формуле:

N=A/t

Где, эн (N)- мощность (единица измерения Ватт)\

(А)- механическая работа (единица измерения Джоуль)

(t) – время (единица измерения секунда)

Единица мощности в системе СИ является Ватт-в честь Джеймса. Уатта, который построил первую паровую машину. 1Ватт- мощность, при которой за 1 секунду совершается работа в 1 Джоуль

N=(Вт)=(Дж/с)

Внесистемная единица мощности является также лошадиная сила:

1 лошадиная сила = 736 Ватт

Поскольку мощность 1 Ватт достаточно мала, часто применяют кратные единицы мощности

Мощность является очень важной характеристикой машин и механизмов. Она может иметь самые различные значения. Например, мощность человеческого сердца равна 2,2 Вт, а двигатель ракетоносителя может достичь миллионов киловатт.

Вывод: - чем больше работа, тем больше мощность, если время одинаково;

- чем больше время, тем меньше мощность, если работы одинаковы.

А теперь научимся решать задачи

Дано:

h=2 м 36 см

t=0,3 с

m=67 кг

СИ

2,36 м

≈5270 Вт

N-?

На олимпийских играх в Пекине спортсмен прыгнул в высоту на 2 м 36 см. Прыжок длился 0,3 с. Какую мощность развил спортсмен, если его масса 67 кг.