Такое знакомое понятие Слово работа часто встречается в

Такое знакомое понятие… Слово «работа» часто встречается в повседневной жизни в довольно разнообразных смыслах. В младших классах мы уже знакомились с понятием работы в физике. Однако многие существенные моменты этого понятия остались вне поля зрения. Следовательно сегодня…

• Исторически термин работа ввел французский ученый Ж. Понселе. • Для него работа, как понятие, была связана с деятельностью человека.

Работа является пространственной характеристикой действия силы. Введена по аналогии с ее временной характеристикой – импульсом силы. Импульс силы- физическая величина, равная произведению силы на время ее действия Работа – физическая величина, равная произведению проекции силы на ось на перемещение по этой оси

• Пусть тело под действием постоянной силы F переместилось на расстояние S. Тогда возможны варианты в расчете механической работы. 1. Если направление движения тела S совпадает с направлением действия силы F, то сила совершает положительную работу: A = F F∙S S

2. Если направление движения тела S противоположно направлению действия силы F, то сила совершает отрицательную работу: A = - F∙S F S

3. Если под действием силы тело не перемещается, т. е. S =0, работа силы также равна нулю: A = 0 F S = 0 A =0 F = 0 A =0

Проецирование силы на ось соответствующую перемещению приводит к следующему результату: Основная (определяющая) формула для расчета механической работы! Составьте определение работы

Единица работы – джоуль (Дж): Единицу работы устанавливают с помощью основной формулы: 1 Дж – работа, совершаемая силой 1 Н при перемещении на 1 м. Д. Джоуль

Из определения вытекают условия совершения работы: действует сила и происходит перемещение под действием этой силы

Например: Гравитационная сила притяжения Земли и сила сопротивления воздуха совершают работу при падении метеоритов. Гимнаст, удерживающий партнершу на весу, работы не совершает? ! При движении спутника по круговой орбите сила тяготения работы не совершает

Анализируем формулу A=F∙S∙cosα 1. α=0 о, то cos 0 о=1, тогда А= F∙S 2. α=90 о, то cos 90 о=0, тогда А=0 3. α=180 о, то cos 180 о=-1, тогда А=- F∙S 4. 0 о < α < 90 о , то cos α >0 , тогда А >0 90 о < α < 180 о , то cos α< 0 , тогда А< 0

Работа – скалярная величина. Что это означает? Знак работы определяется знаком косинуса α: α α α А>0 А<0 А=0 Работа силы положительна, если угол α острый Работа силы отрицательна, если угол α тупой Работа силы равна нулю, если угол α = 900

Например:

Работа может быть определена и графически Графически работа – площадь фигуры под линией , что соответствует определяющей формуле. О

Вращать жернова, перемалывая зерно в муку, можно и вручную. В этом случае работа займет гораздо больше времени.

Скорость совершения работы характеризуют физической величиной, называемой мощность. Чем быстрее совершается работа, тем выше мощность.

Определение мощности Мощность – скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, за который она совершена: Перечислите единицы измерения величин, входящих в формулу.

При равномерном движении мощность удобно определять формулой - сила (сила тяги) - скорость движения Как можно повысить мощность?

Единицы и значения мощности Единица измерения мощности в системе СИ является – 1 Вт (ватт) Автомобиль – до 120 к. Вт Теплоход – до 10 МВт Самолет – до 12 МВт

Единицы мощности Самая известная внесистемная единица измерения мощности была ведена Джеймсом Уаттом в 1783 г. Это лошадиная сила (1 л. с. = 736 Вт). Лошадиная сила – средняя работа за 1 с, которую могла совершить ломовая лошадь, равномерно работающая целый день. Д. Уатт (Ватт) Этой единицей пользуются до сих пор при измерении мощности автомобильных двигателей.

Соотношение между л. с. и Вт 1 л. с. = 735, 5 Вт.

Мощность, развиваемая человеком. Человек без особого напряжения может длительное время развивать мощность около 0, 1 л. с. , т. е. 75 Вт. В течение очень коротких интервалов времени человеческий организм способен развивать мгновенную мощность, в несколько раз превышающую это значение (до нескольких к. Вт). Скрытые резервы мощности человеческого организма огромны.

Понятие «энергия» (энергия – от греч. energeia – действие). Совершение работы не проходит для системы тел бесследно. Рассмотрим, например, механические часы. По мере хода часов способность механизма совершать работу постепенно исчерпывается. Как мы поступаем в этом случае? А с точки зрения физики – сообщаем энергию.

Понятие «энергия» Энергия – максимальная работа, которую можно совершить в данных условиях Энергия в механике – величина, определяемая состоянием системы – положением тел и их скоростями. Все эти тела обладают энергией:

Историческая справка Исторически первым сформировалось понятие кинетической энергии. Это понятие было введено голландским физиком Гюйгенсом(1629 -1695), который называл кинетическую энергию по латыни: vis vitae – живая сила. Кинетическая – от греч. кinetikos – приводящий в движение

Кинетическая энергия – энергия движения

Примеры тел, обладающих кинетической энергией

Известно ли Вам, что Пуля массой 3, 6 г принятого в НАТО патрона 223 Remington калибра 5, 46 х45. покидает ствол со скоростью 1000 м/с и имеет кинетическую энергию 1800 Дж. С дистанции 300 м она навылет пробивает стальную каску. Отметим, что наименьшее значение энергии, достаточное для необратимого повреждения живой ткани, всего 80 Дж.

Теорема о кинетической энергии Изменение кинетической энергии тела равно работе всех сил, действующих на тело

Потенциальная энергия – это энергия взаимодействия тел или частей одного тела. Потенциальная энергия характеризует не любое взаимодействие тел, а лишь такое, которое описывается силами, называемыми потенциальными (сила тяжести - гравитационная, сила упругости) Эти силы отличает следующая особенность: • не зависят от скорости; • работа этих сил на любой замкнутой траектории равна нулю.

Потенциальной энергией тела в данном положении называется скалярная физическая величина, равная работе, совершенной потенциальной силой при перемещении из данного положения в нулевое. Нулевое положение иначе называют уровнем отсчета потенциальной энергии. Для тела в поле притяжения Земли это, обычно, поверхность Земли. Для деформируемой пружины – нулевой уровень отсчета – ее нерастянутое состояние.

Вывод формулы потенциальной энергии тела, находящегося на высоте h

Принцип минимума потенциальной энергии. Любая замкнутая система стремится перейти в такое состояние, в котором ее потенциальная энергия минимальна. Подобная закономерность имеет общий характер и справедлива не только для гравитационного, но и для любого фундаментального взаимодействия.

Вопросы: 1. Сформулируйте определение работы. В каких единицах измеряется работа? В чем ее физический смысл? 2. При каких условиях работа силы положительна? Отрицательна? Равна нулю? 3. Как можно найти работу графически? 4. Почему наклонные лестницы облегчают усилия при подъеме?

Какие силы совершают работу в следующих случаях:

Вопросы 1. Дайте характеристику мощности как физической величины. 2. Получите формулу для расчета мощности при равномерном движении. 3. Почему для подъема автомобиля в гору или при движении по песку шофер включает первую скорость? 4. Как скорость автомобиля зависит от мощности двигателя, если силу сопротивления движению считать постоянной? 5. Как скорость движения автомобиля зависит от мощности, если сила сопротивления при больших скоростях прямо пропорциональна квадрату скорости?

Вопросы: 1. Сформулируйте определение кинетической энергии. Назовите единицы измерения этой величины. 2. Сформулируйте теорему о кинетической энергии. 3. Может ли кинетическая энергия быть числом отрицательным? Зависит ли величина кинетической энергии от выбора системы отсчета? 4. От каких величин зависит тормозной путь автомобиля? 5. Приведите примеры тел, обладающих кинетической энергией.

Вопросы: 1. Дайте определение потенциальной энергии. 2. По отношению к работе каких сил введено понятие «потенциальная энергия» ? 3. По какой формуле можно рассчитать потенциальную энергию тела, поднятого над поверхностью земли? 4. Что такое нулевой уровень потенциальной энергии? 5. В чем состоит принцип минимума потенциальной энергии?