Тема 13. Механічна робота. Потужність. Ккд. Прості механізми

• Механічна робота А — це скалярна фізична величина, що чисельно дорівнює добутку модуля сили на мо­дуль переміщення і на косинус кута між силою та переміщенням:. Одиницею вимірювання роботи в СІ є 1 джоуль:

Якщо, то

якщо

якщо, то

• Геометричний зміст роботи: якщо сила і переміщен­ня співнапрямлені, то механічна робота чисельно дорівнює площі фігури, обмеженої графіком залежностіосями координат та прямою

• Робота сили, що спричиняє зміну швидкості тіла.

Якщо,то

•Робота сили тяжіння.

•Робота сили пружності.

• Робота сили тяжіння та сили пружності не залежить від форми траєкторії, а визначається початковим та кінцевим станом системи. Робота цих сил по замкненій траєкторіїдорівнює 0.

• Механічна потужність— скалярна величина, що дорівнює відношенню роботи до проміжку часу, за який ця робота виконувалась: Потужність характеризує швидкість виконання роботи. Одиницею вимірювання потужності}є 1 ват: 1 Вт =

• Механічну потужність можна обчислити також за формулою:, де — кут між силою та швидкістю. (Для обчислення миттєвої потужності беруть швидкість тіла в дану мить).

Прості механізми — це пристрої, що перетворюють силу.

• Жоден із простих механізмів не дає виграшу в роботі: вигравши в силі, у стільки ж разів програємо у відс­тані («золоте правило» механіки).

• При роботі простих механізмів унаслідок тертя частина виконаної роботи іде на збільшення внутрішньої енергії тіла. Тому корисна робота завжди менша за виконану (затрачену). Коефіцієнт корисної дії (ККД) механіз­му — це відношення корисної роботи (потужності) до затраченої роботи (потужності):Часто ККД виражають у відсотках:

Тема 14. Закон збереження механічної енергії

• Енергія тіла або системи тіл — це фізична величина, що характеризує здатність тіла (системи тіл) виконувати роботу при зміні свого стану. Механічна енергія визначається взаємним положенням тіл та їх швидкістю. Мірою зміни енергії є робота. Одиницею вимірювання енергії у СІ є 1 Дж.

• Потенціальною називають енергію взаємодії тіл. Вона визначається взаємним положенням тіл, що взаємодіють.

— Потенціальна енергія тіла, піднятого в полі земного тяжіння на висоту h над нульовим рівнем (цей рівень вибирають довільно), дорівнює

— Потенціальна енергія деформованої пружини, жорсткість якої к, дорівнюєДляроботи сили тяжіння та сили пружності справедлива теорема про потенціальну енергію:

• Кінетичною називають енергію руху тіла. її обчислюють за формулою

Для роботи сил, що змінюють швидкість тіла, справджується теорема про кінетичну енергію:

• Повною механічною енергію тіла називають суму кінетичної та потенціальної енергії тіла: Повна механічна енергія системи тіл — це сума повних механічних енергій усіх тіл системи.

• Систему тіл називають замкненою, якщо тіла системи взаємодіють лише між собою.

• Закон збереження механічної енергії. Якщо між тілами замкненої механічної системи діють лише сили тяжіння і сили пружності, то повна механічна енергія системи зберігається:Повна механічна енергія зберігається при абсолютно пружних зіткненнях тіл.

Загалом закон збереження енергії полягає в тому. Що енергія не зникає і не з'являється, а перетворюється з одного виду в інший. Енергія замкненої системи зберігається.

• У разі, коли на тіло діють зовнішні сили (сили тертя, сила опору повітря, сила Архімеда тощо), то його повна механічна енергія змінюється. У цьому разі робота зовнішньої сили приводить до зміни повної механічної енергії тіла (системи тіл):

• У разі непружних зіткнень частина механічної енергії перетворюється у внутрішню (частина енергії виділяється у вигляді кількості теплоти). Тоді перетворення енергії має вигляд: