Lavoro meccanico e potenza. Lavoro meccanico e forza della forza

Il cavallo tira il carro con una certa forza, indichiamolo F trazione. Il nonno, che è seduto sul carro, la preme con una certa forza. Indichiamolo F pressione Il carrello si muove nella direzione della forza di trazione del cavallo (a destra), ma nella direzione della forza di pressione del nonno (in basso), il carrello non si muove. Pertanto, in fisica lo dicono F la trazione funziona sul carrello e F la pressione non funziona sul carrello.

Così, lavoro svolto da una forza su un corpo lavoro meccanico- una grandezza fisica, il cui modulo è uguale al prodotto della forza per il percorso percorso dal corpo lungo la direzione di azione di tale forza S:

In onore dello scienziato inglese D. Joule, è stata nominata l'unità di lavoro meccanico 1 joule(secondo la formula, 1 J = 1 N m).

Se una certa forza agisce sul corpo considerato, allora un certo corpo agisce su di esso. Ecco perchè il lavoro di una forza su un corpo e il lavoro di un corpo su un corpo sono sinonimi completi. Tuttavia, il lavoro del primo corpo sul secondo e il lavoro del secondo corpo sul primo sono sinonimi parziali, poiché i moduli di queste opere sono sempre uguali, ei loro segni sono sempre opposti. Ecco perché nella formula è presente il segno "±". Discutiamo dei segni di lavoro in modo più dettagliato.

I valori numerici di forza e percorso sono sempre valori non negativi. Al contrario, il lavoro meccanico può avere segni sia positivi che negativi. Se la direzione della forza coincide con la direzione del movimento del corpo, allora il lavoro svolto dalla forza è considerato positivo. Se la direzione della forza è opposta alla direzione del moto del corpo, il lavoro svolto dalla forza è considerato negativo.(prendiamo "-" dalla formula "±"). Se la direzione del movimento del corpo è perpendicolare alla direzione della forza, allora tale forza non funziona, cioè A = 0.

Considera tre illustrazioni su tre aspetti del lavoro meccanico.

Fare il lavoro con la forza può sembrare diverso dal punto di vista di diversi osservatori. Considera un esempio: una ragazza sale in ascensore. Fa lavori meccanici? Una ragazza può fare lavoro solo su quei corpi su cui agisce con la forza. C'è solo uno di questi corpi: l'auto dell'ascensore, mentre la ragazza preme sul pavimento con il suo peso. Ora dobbiamo scoprire se la cabina va in qualche modo. Considera due opzioni: con un osservatore fermo e in movimento.

Lascia che il ragazzo osservatore si sieda per terra per primo. In relazione ad esso, la cabina dell'ascensore si alza e va in qualche modo. Il peso della ragazza è diretto nella direzione opposta - verso il basso, quindi, la ragazza esegue un lavoro meccanico negativo sulla cabina: UN vergini< 0. Вообразим, что мальчик-наблюдатель пересел внутрь кабины движущегося лифта. Как и ранее, вес девочки действует на пол кабины. Но теперь по отношению к такому наблюдателю кабина лифта не движется. Поэтому с точки зрения наблюдателя в кабине лифта девочка не совершает механическую работу: UN sviluppo = 0.

Sai cos'è il lavoro? Senza dubbio. Che cos'è il lavoro lo sa ogni persona, a patto che sia nato e viva sul pianeta Terra. Che cos'è il lavoro meccanico?

Questo concetto è noto anche alla maggior parte delle persone sul pianeta, sebbene alcuni individui abbiano un'idea piuttosto vaga di questo processo. Ma non si tratta di loro ora. Ancora meno persone hanno idea di cosa lavoro meccanico dal punto di vista della fisica. In fisica, il lavoro meccanico non è il lavoro di una persona per il bene del cibo, è una quantità fisica che può essere completamente estranea né a una persona né a qualsiasi altro essere vivente. Come mai? Ora scopriamolo.

Lavoro meccanico in fisica

Facciamo due esempi. Nel primo esempio, le acque del fiume, scontrandosi con l'abisso, cadono rumorosamente a forma di cascata. Il secondo esempio è una persona che tiene un oggetto pesante a braccia tese, ad esempio, impedisce che un tetto rotto sopra il portico di una casa di campagna cada, mentre sua moglie ei suoi figli cercano freneticamente qualcosa per sostenerlo. Quando si fa il lavoro meccanico?

Definizione di lavoro meccanico

Quasi tutti, senza esitazione, risponderanno: nel secondo. E avranno torto. Il caso è esattamente l'opposto. In fisica viene descritto il lavoro meccanico le seguenti definizioni: il lavoro meccanico si compie quando una forza agisce su un corpo e si muove. Il lavoro meccanico è direttamente proporzionale alla forza applicata e alla distanza percorsa.

Formula del lavoro meccanico

Il lavoro meccanico è determinato dalla formula:

dove A è lavoro,
F - forza,
s - la distanza percorsa.

Quindi, nonostante tutto l'eroismo del portatetto stanco, il lavoro svolto da lui è uguale a zero, ma l'acqua, cadendo sotto l'influenza della gravità da un'alta scogliera, fa il lavoro più meccanico. Cioè, se spingiamo un cabinet pesante senza successo, il lavoro che abbiamo svolto dal punto di vista della fisica sarà uguale a zero, nonostante stiamo applicando molta forza. Ma se spostiamo l'armadio di una certa distanza, faremo un lavoro uguale al prodotto della forza applicata per la distanza per cui abbiamo spostato il corpo.

L'unità di lavoro è 1 J. Questo è il lavoro svolto da una forza di 1 newton per spostare un corpo a una distanza di 1 m. Se la direzione della forza applicata coincide con la direzione del movimento del corpo, allora questa forza fa lavoro positivo. Un esempio è quando spingiamo un corpo e si muove. E nel caso in cui la forza venga applicata nella direzione opposta al movimento del corpo, ad esempio la forza di attrito, allora questa forza fa un lavoro negativo. Se la forza applicata non influisce in alcun modo sul movimento del corpo, la forza prodotta da questo lavoro è uguale a zero.

Uno dei concetti più importanti della meccanica forza lavoro .

Forza lavoro

Tutti i corpi fisici nel mondo che ci circonda sono guidati dalla forza. Se un corpo in movimento nella stessa direzione o in quella opposta è influenzato da una forza o da più forze di uno o più corpi, allora si dice che il lavoro è fatto .

Cioè, il lavoro meccanico è svolto dalla forza che agisce sul corpo. Pertanto, la forza di trazione di una locomotiva elettrica mette in moto l'intero treno, eseguendo così un lavoro meccanico. La bicicletta è spinta dalla forza muscolare delle gambe del ciclista. Pertanto, questa forza fa anche un lavoro meccanico.

In fisica lavoro di forza detta grandezza fisica uguale al prodotto del modulo di forza, del modulo di spostamento del punto di applicazione della forza e del coseno dell'angolo tra i vettori di forza e di spostamento.

A = F s cos (F, s) ,

dove F modulo di forza,

S- modulo di movimento .

Il lavoro è sempre svolto se l'angolo tra i venti di forza e lo spostamento non è uguale a zero. Se la forza agisce nella direzione opposta alla direzione del movimento, la quantità di lavoro è negativa.

Il lavoro non viene eseguito se nessuna forza agisce sul corpo o se l'angolo tra la forza applicata e la direzione del movimento è 90 o (cos 90 o \u003d 0).

Se il cavallo tira il carro, allora la forza muscolare del cavallo, o la forza di trazione diretta nella direzione del carro, fa il lavoro. E la forza di gravità, con cui l'autista preme sul carrello, non funziona, poiché è diretta verso il basso, perpendicolare alla direzione del movimento.

Il lavoro di una forza è una quantità scalare.

SI unità di lavoro - joule. 1 joule è il lavoro svolto da una forza di 1 newton a una distanza di 1 m se la direzione della forza e dello spostamento sono uguali.

Se più forze agiscono su un corpo o un punto materiale, parlano del lavoro svolto dalla loro forza risultante.

Se la forza applicata non è costante, il suo lavoro viene calcolato come integrale:

Potenza

La forza che mette in movimento il corpo fa un lavoro meccanico. Ma come viene svolto questo lavoro, velocemente o lentamente, a volte è molto importante sapere nella pratica. Dopotutto, lo stesso lavoro può essere svolto in tempi diversi. Il lavoro che fa un grande motore elettrico può essere svolto da un piccolo motore. Ma ci vorrà molto più tempo per farlo.

In meccanica c'è una grandezza che caratterizza la velocità di lavoro. Questo valore viene chiamato potenza.

La potenza è il rapporto tra il lavoro svolto in un certo periodo di tempo e il valore di questo periodo.

N= A /∆ t

Per definizione A = F S cos α , un s/∆ t = v , Di conseguenza

N= F v cos α = F v ,

dove F - forza, v velocità, α è l'angolo tra la direzione della forza e la direzione della velocità.

Questo è potenza - è il prodotto scalare del vettore forza e del vettore velocità del corpo.

Nel sistema SI internazionale, la potenza è misurata in watt (W).

La potenza di 1 watt è il lavoro di 1 joule (J) fatto in 1 secondo (s).

La potenza può essere aumentata aumentando la forza che fa il lavoro o la velocità con cui viene svolto questo lavoro.