Работа равнодействующей силы, тяжести, трения, упругости. Мощность, коэффициент полезного действия. Примеры, формулы – учебные курсы

Механическая работа – это одна из основных скалярных величин в физике. В рамках стандартной школьной программы она изучается в седьмом классе в разделе механики.

Определение работы[править | править код]

По определению, «элементарная» (совершаемая за бесконечно малое время) работа — скалярное произведение действующей на материальную точку силы F → {displaystyle {vec {F}}} на перемещение d s → {displaystyle d{vec {s}}} , то есть

d A = F → ⋅ d s → {displaystyle dA={vec {F}}cdot d{vec {s}}} .

Работа за конечный промежуток времени — интеграл элементарной работы:

A = ∫ d A {displaystyle A=int dA} .

Если имеется система материальных точек, выполняется суммирование по всем точкам. При наличии нескольких сил их работа определяется как работа равнодействующей (векторной суммы) этих сил.

Знак работы силы

Знак работы силы определяется только косинусом угла между вектором силы и вектором перемещения:

1. Если α = 0о, то cosα = 1.
2. Если 0о < α < 90o, то cosα > 0.
3. Если α = 90о, то cosα = 0.
4. Если 90о < α < 180o, то cosα < 0.
5. Если α = 180о, то cosα = –1.

Работа силы трения скольжения всегда отрицательна, так как сила трения скольжения направлена противоположно перемещению тела (угол равен 180о). Но в геоцентрической системе отсчета работа силы трения покоя будет отличной от нуля и выше нуля, если оно будет покоиться на движущемся предмете (см. рис. выше). В таком случае сила трения покоя будет направлена с перемещением относительно Земли в одну сторону (угол равен 0о). Это объясняется тем, что тело по инерции будет пытаться сохранить покой относительно Земли. Это значит, что направление возможного движения противоположно движению предмета, на котором лежит это тело. А сила трения покоя направлена противоположно направлению возможного движения.

Калькуляторы по физике

Решение задач по физике, подготовка к ЭГЕ и ГИА, механика термодинамика и др. Калькуляторы по физике

	В чем измеряется работа Физические единицы, в которых выражается механическая работа, – Джоули.  Существуют разные способы для ее практического измерения, которые зависят от типа произведенного движения. При этом в формулу работы подставляют значение силы в Ньютонах и расстояния в метрах. Угол между векторами измеряют в математических единицах – градусах.  Геометрический смысл работы Графическое определение Механическая работа численно равна площади фигуры, ограниченной графиком с осями OF и OX. A = Sфиг Работа равнодействующей силы Работу равнодействующей силы можно найти двумя способами: 1 способ – как сумму работ (с учетом знаков “+” или “-“) всех действующих на тело сил, в нашем примере 2 способ – в первую очередь найти равнодействующую силу, затем непосредственно ее работу, см. рисунок Ответы Механическая работа. Мощность 3.2 (63.85%) 26 votes Работа силы упругости Для нахождения работы, совершенной силой упругости, необходимо учесть, что эта сила изменяется, так как зависит от удлинения пружины. Из закона Гука следует, что при увеличении абсолютного удлинения, сила увеличивается. Для расчета работы силы упругости при переходе пружины (тела) из недеформированного состояния в деформированное используют формулу Мощность Определение Мощность — физическая величина, показывающая, какую работу совершает тело в единицу времени. Мощность обозначается буквой N. Единица измерения: Ватт (Вт). Численно мощность равна отношению работы A, совершенной телом за время t: Рассмотрим частные случаи определения мощности в таблице. Мощность при равномерном прямолинейном движении тела Работа при равномерном прямолинейном движении определяется формулой: A = Fтs Fт — сила тяги, s — перемещение тела под действием этой силы. Отсюда мощность равна: Мощность при равномерном подъеме груза Когда груз поднимается, совершается работа, по модулю равная работе силе тяжести. За перемещение в этом случае можно взять высоту. Поэтому: Мгновенная мощность при неравномерном движении Выше мы уже получили, что мощность при постоянной скорости равна произведению этой скорости на силу тяги. Но если скорость постоянно меняется, можно вычислить мгновенную мощность. Она равна произведению силы тяги на мгновенную скорость: Мощность силы трения при равномерном движении по горизонтали Мощность силы трения отрицательна так же, как и работа. Это связано с тем, что угол между векторами силы трения и перемещения равен 180о (косинус равен –1). Учтем, что сила трения скольжения равна произведению силы нормальной реакции опоры на коэффициент трения: Пример №3. Машина равномерно поднимает груз массой 10 кг на высоту 20 м за 40 с. Чему равна ее мощность? Работа выхода электронов.
Таблица работы выхода таких электронов как: барий, вольфрам, германий, золото, кальций, молибден, никель и тд.
Работа выхода электронов.

Полезная или затраченная работа У тела, совершающего одно и то же действие, есть два значения работы. Первая из них, полезная, вычисляется по обычной формуле.  Вторая, затраченная, по своему понятию не имеет общей формулы для вычисления и измеряется практически. Эта разница между совершенной в реальности работой и той, которая должна была быть совершена в теории, равна коэффициенту полезного действия – КПД. Он вычисляется так: КПД = А полезная / А затраченная, и выражается в процентах. КПД всегда меньше 100. См. также[править | править код] Закон сохранения энергии Теорема о кинетической энергии системы Механические приложения криволинейных интегралов Формула нахождения работы* Есть условия, при которых нельзя использовать формулу Если сила является переменной, если траектория движения является кривой линией. В этом случае путь разбивается на малые участки, для которых эти условия выполняются, и подсчитать элементарные работы на каждом из этих участков. Полная работа в этом случае равна алгебраической сумме элементарных работ: Значение работы некоторой силы зависит от выбора системы отсчета.