- •Методичні матеріали
- •Тема 2. Рівноприскорений прямолінійний рух. Рух тіла по вертикалі під дією сили тяжіння.
- •Тема 3. Рух по параболі під дією сили тяжіння
- •Тема 4. Рівномірний рух по колу
- •Тема 5. Закони ньютона
- •Тема 6. Закон всесвітнього тяжіння. Супутники.
- •Тема 7. Сила пружності. Вага і невагомість.
- •Тема 8. Сили тертя.
- •Тема 9. Динаміка руху тіла по колу.
- •Тема 10. Динаміка руху системи зв'язаних та статичних тіл
- •Тема 11. Статика.
- •Тема 12. Закон збереження імпульсу.
- •Тема 13. Механічна робота. Потужність. Ккд. Прості механізми
- •Тема 14. Закон збереження механічної енергії
- •Тема 15. Елементи механіки рідин і газів
- •Тема 16. Основи молекулярно-кінетичної теорії
- •Тема 17. Рівняння стану ідеального газу. Ізопроцеси
- •Тема 18. Насичена пара. Вологість повітря
- •Тема 19. Поверхневий на тяг. Капілярність
- •Тема 20. Властивості твердих тіл. Механічні деформації
- •Тема 21. Основи термодинаміки
- •Тема 22. Зміна агрегатних станів речовини. Рівняння теплового балансу
- •Тема 23. Закон кулона. Напруженість поля
- •Тема 24. Потенціал. Різниця потенціалів. Робота електростатичного поля
- •Тема 25. Електроємність. Конденса тори
- •Тема 26. Постійний струм. Закон ома для ділянки кола
- •Тема 27. Закон ома для повного (замкненого) кола
- •Тема 28. Робота і потужність струму. Закон джоуля – ленца
- •Тема 29. Струм у різних середовищах
- •Тема з0. Магнітне поле
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).
• 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: