В каких единицах измеряется работа в физике. Механическая работа и мощность

Механическая работа – определение, основные формулы и примеры вычислений

В каких единицах измеряется работа в физике. Механическая работа и мощность

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

Механическая работа – один из способов изменения внутренней энергии тела или субстанции (например, газа или жидкости) наряду с такими формами теплопередачи, как теплопроводность, конвекция и излучение, которые изучаются в разделе тепловых явлений.

Что такое работа в физике – определение и формула

Механическая работа – это количество энергии, которое нужно затратить для того, чтобы тело начало равномерно замедляющееся движение и прошло некоторую дистанцию. 

В физике механической работой называется произведение силы, которая действует на некоторое тело, на расстояние, которое оно проходит под ее воздействием:

A = F * S

В более сложных случаях в формуле появляется и третья величина – косинус угла, под которым друг к другу расположены векторы движения и приложенной силы. Найти ее значение можно по формуле:

A = F * S * cosA

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. 

Работа силы трения

При условиях, существующих на Земле, на любое движущееся тело оказывает воздействие сила трения, замедляющая его движение. Чаще всего это трение поверхности, по которой движется объект. Это очевидно из того факта, что при воздействии постоянной силы на тело его скорость окажется переменной. 

Следовательно, должна быть и другая сила, противодействующая ей – и это сила трения. Если система координат выбрана по направлению движения тела, то ее числовое значение будет отрицательным.

Положительная и отрицательная работа

Числовое значение работы, которую совершает сила, может становиться отрицательным в случае если ее вектор противоположен вектору скорости. 

Иными словами, сила может не только придавать телу скорость для совершения движения, но и препятствовать уже совершаемому перемещению. В таком случае она будет называться противодействующей. 

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.

Мощность

Среднее количество работы, совершаемой за единицу времени (секунду), характеризует такую величину, как мощность. Формула для ее вычисления выглядит так:

Р = A / t

В качестве работы можно подставить люблю известную формулу для ее вычисления в зависимости от ситуации. Ответ будет выражен в Ваттах.

Однако при равномерном движении можно использовать и другую формулу:

Р = F * v

Подставив вместо обычной скорости мгновенную, можно получить значение мгновенной мощности.

Примеры решения задач

Рассмотрим несколько простых задач на нахождение механической работы.

Задача 1

Какую работу совершает подъемный механизм, поднимающий десятикилограммовый блок на высоту 50 метров.

Решение:

Для того, чтобы поднять тело, необходимо преодолеть действующую на него силу тяжести. То есть F, с которой поднимают блок, равна той, с которой он притягивается к земле. Так как последняя равна m * g, то для нахождения конечного результата понадобится только одна измененная версия стандартной формулы, упомянутой выше: A = S * m * g.

При помощи простой математики найдем числовой ответ:

A = 50 м * 10 кг * 10 Н/кг;

A = 5000 Дж.

Ответ: 5000 Дж.

Впрочем, не всегда речь идет о силе тяжести.

Задача 2

Какая работа совершается силой упругости, когда пружина с жесткостью 10 Н/м, сжатая на 20 см, возвращается в исходное состояние? Система замкнута, нет никаких внешних сил, воздействующих на пружину.

Решение:

Для начала нужно найти саму F упругости, которая совершает работу. Ее формула – F = x * |k|, где x – это длина, на которую сжимается или растягивается пружина, а k – коэффициент ее жесткости. Перемещение пружины равно ее деформации, и следовательно, конечная формула в этом случае будет выглядеть так: A = S * x * k = x * x * k = x2 * k.

Далее при помощи элементарных вычислений рассчитаем ответ:

A = (0,2 м)2 * 10 Н/м = 0,04 * 10 = 0,4 Дж.

Ответ: 0,4 Дж.

Но во всех задачах по данной теме траектория движения тела прямая.

Задача 3

Рассчитайте, какова сила, действующая на колесо, если на то, чтобы совершить полный оборот, ему требуется 10 кДж. Диаметр диска равен 40 см, а толщина шины – 10 см.

Решение:

В этом случае нам нужно найти не А, а F, но сделать это можно при помощи все той же формулы. Возьмем точку на поверхности колеса. Предположим, что при вращательном движении ее вектор будет противоположен вектору приложения силы, а значит косинусом в формуле вновь можно пренебречь.

Таким образом, за один оборот колеса точка пройдет расстояние, равное длине окружности, которую можно вычислить как 2πr или πd.

Диаметр окружности можно найти из предоставленных данных: он равен сумме диаметра диска и удвоенной толщины шины, то есть 40 см + 2 * 10 см = 40 см + 20 см = 60 см = 0,6 м.

Теперь, когда мы можем вычислить расстояние, у нас есть все данные для того, чтобы приступить к нахождению силы.

Формула работы для этого случая будет такой: A = F * π * d, то силу, соответственно, можно будет выразить как F = A / (π * d).

В таком случае:

F = 10 кДж / (3,14 * 0,6 м) = 10000 Дж / 1,884 м = ~ 5308 Н.

Ответ: 5308 Н.

В завершение решим самый сложный вариант задачи, включающий в себя все, о чем говорилось выше.

Задача 4

Автомобиль Фольксваген весом 2500 кг заезжает на гору. Какова должна быть его минимальная скорость, чтобы удержаться на горе, если сила тяги равна 10 кН, время работы двигателя – 10 с, КПД – 30%, а угол наклона горы – 60 градусов. Трением и прочими силами пренебречь.

Решение:

На первый взгляд задача может показаться сложной, но для ее решения используются только простые известные формулы. 

Запишем условие в более наглядном виде.

Дано:

m = 2500 кг;

F = 10000 H;

t = 10 с;

КПД = 30%;

угол A = 1500 (60+90, т. к. сила тяжести приложена под углом 90 к горизонтали);

V – ?

Выведение формулы:

Шаг 1. По условию A1 (силы тяжести) = А2 (тяги).

A1 = mg;

A2 = P * t / КПД.

То есть mg = P * t / КПД.

Шаг 2. P = F * V * cosA.

Шаг 3. Общая формула: mg = F * V * cosA * t / КПД.

V = (m * g * КПД) / (F * t * cosA).

Числовое решение:

V = (2500 кг * 10 Н/кг * 30%) / (10000 H * 10 с * cos150);

V = (2500 кг * 10 Н/кг * 0,3) / (10000 H * 10 с * cos60);

V = 7500 / 50000;

V = 0,15 м/с.

Ответ: 0,15 м/с.

Источник: https://nauka.club/fizika/mekhanicheskaya-rabota.html

Механическая работа. Мощность (Зотов А.Е.). урок. Физика 7 Класс

В каких единицах измеряется работа в физике. Механическая работа и мощность

В нашем повседневном опыте слово «работа» встречается очень часто. Но следует различать работу физиологическую и работу с точки зрения науки физики. Когда вы приходите с уроков, вы говорите: «Ой, как я устал!». Это работа физиологическая. Или, к примеру, работа коллектива в народной сказке «Репка».

Рис 1. Работа в повседневном смысле слова

Мы же будем говорить здесь о работе с точки зрения физики.

Механическая работа совершается, если под действием силы происходит перемещение тела. Работа обозначается латинской буквой А. Более строго определение работы звучит так.

Работой силы называется физическая величина, равная произведению величины силы на расстояние, пройденное телом в направлении действия силы.

Рис 2. Работа – это физическая величина

Формула  справедлива, когда на тело действует постоянная сила.

В международной системе единиц СИ работа измеряется в джоулях.

Это означает, что если под действием силы в 1 ньютон тело переместилось на 1 метр, то данной силой совершена работа 1 джоуль.

Единица работы названа в честь английского ученого Джеймса Прескотта Джоуля.

Рис 3. Джеймс Прескотт Джоуль (1818 – 1889)

Из формулы для вычисления работы  следует, что возможны три случая, когда работа равна нулю.

Первый случай – когда на тело действует сила, но тело не перемещается. Например, на дом действует огромная сила тяжести. Но она не совершает работы, поскольку дом неподвижен.

Второй случай – когда тело перемещается по инерции, то есть на него не действуют никакие силы. Например, космический корабль движется в межгалактическом пространстве.

Третий случай – когда на тело действует сила, перпендикулярная направлению движения тела. В этом случае, хотя и тело перемещается, и сила на него действует, но нет перемещения тела в направлении действия силы.

Рис 4. Три случая, когда работа равна нулю

Следует также сказать, что работа силы может быть отрицательной. Так будет, если перемещение тела происходит против направления действия силы. Например, когда подъемный кран с помощью троса поднимает груз над землей, работа силы тяжести отрицательна (а работа силы упругости троса, направленная вверх, наоборот, положительна).

Предположим, при выполнении строительных работ котлован необходимо засыпать песком. Экскаватору для этого понадобится несколько минут, а рабочему с помощью лопаты пришлось бы трудиться несколько часов. Но и экскаватор, и рабочий при этом выполнили бы одну и ту же работу.

Рис 5. Одну и ту же работу можно выполнить за разное время

Чтобы охарактеризовать быстроту выполнения работы в физике используется величина, называемая мощностью.

Мощностью называется физическая величина, равная отношению работы ко времени ее выполнения.

Мощность обозначается латинской буквой N.

Единицей измерения мощности я системе СИ является ватт.

Один ватт – это мощность, при которой работа в один джоуль совершается за одну секунду.

Единица мощности названа в честь английского ученого, изобретателя паровой машины Джеймса Уатта.

Рис 6. Джеймс Уатт (1736 – 1819)

Объединим формулу для вычисления работы  с формулой для вычисления мощности.

Вспомним теперь, что отношение пути, пройденного телом, S, ко времени движения t представляет собой скорость движения тела v.

Таким образом, мощность равна произведению численного значения силы на скорость движения тела в направлении действия силы.

Этой формулой удобно пользоваться при решении задач, в которых сила действует на тело, движущееся с известной скоростью.

Список литературы

  1. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7–9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.
  2. Перышкин А.В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.
  3. Перышкин А.В. Сборник задач по физике, 7–9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Экзамен», 2010.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет-портал Physics.ru (Источник).
  2. Интернет-портал Festival.1september.ru (Источник).
  3. Интернет-портал Fizportal.ru (Источник).
  4. Интернет-портал Elkin52.narod.ru (Источник).

Домашнее задание

  1. В каких случаях работа равна нулю?
  2. Как находится работа на пути, пройденном в направлении действия силы? В противоположном направлении?
  3. Какую работу совершает сила трения, действующая на кирпич, при его перемещении на 0,4 м? Сила трения равна 5 Н.

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/7-klass/rabota-moshnost-energija/mehanicheskaya-rabota-moschnost-zotov-a-e

В чем измеряется работа силы

В каких единицах измеряется работа в физике. Механическая работа и мощность

Слово «работа» имеет несколько значений: результат труда, действие механизма, любая деятельность или её готовый продукт.

В чём измеряется работа, можно говорить лишь после того, как станет понятно, о каком процессе идёт речь.

В физике рассматриваются такие её виды, как: механическая, термодинамическая или работа выхода – количество энергии, приданное отрицательно заряженной частице (электрону) для удаления его из твёрдого вещества.

Работа как составная часть процесса

Определение

Когда на тело действует некоторая сила, заставляющая его проделать путь в определённом направлении, есть смысл говорить о совершённой им полезной работе. Это физическая мера, в механике равна скалярному значению силы, влияющей на тело.

Важно! Работа напрямую зависит от того, куда и в какую сторону действует сила, от её количественного значения, а также от того, как далеко переместится объект, попавший под воздействие этой силы.

Работа силы, приложенной к материальной точке

Сила F→ постоянной величины и направления воздействует на точку. Траектория движения точки прямолинейная. Соответствующая Aтакой силы будет равна произведению её проекции F→ на направление перемещения (касательную) и длину элементарного смещения точки:

A = Fs*s = F*s*cos(F,s) = F→*s→ ,

где:

  • А – работа;
  • F→ – сила;
  • s→ – вектор смещения.

Как видно из формулы, это произведение скалярное.

Внимание! При таких вычислениях F→ пребывает неизменной в промежутке времени, за которое рассчитывается необходимая работа.

Такая формула справедлива только для прямолинейного перемещения точки и F→ = const.  В противном случае рассчитать работу поможет интеграл:

А = ∫ F→*ds→,

тут интеграл второго рода является криволинейным и суммирует все перемещения по кривой. При этом необходимо принимать перемещения ds→ конечными, в итоге длину каждого сделать стремящейся к нулю.

Приложение силы к реальной точке

Работа сил, приложенных к системе материальных точек

Возникает, когда необходимо измерить значение для сил, влияющих на систему реальных точек. Её можно получить путём сложения работ для сил, способствующих передвижению каждой точки такой системы.

Для случаев, когда тело не представляет собой систему, состоящую из дискретных точек, применяют его мысленное разбиение на элементы. Бесконечно маленький размер такого элемента позволяет считать его материальной точкой. Применение интегрирования вместо дискретной суммы даст возможность рассчитать значение A.

К сведению. Производить математические вычисления допустимо для нахождения работы не только одной определённой силы, но и для любого количества подобных сил, приложенных к точке или системе точек.

Кинетическая энергия

В чем измеряется освещенность

Это часть полной энергии, определяющая энергетику движения. В системе СИ измеряется в джоулях (Дж), в СГС – в эргах (эрг).

Как связать понятие работы с кинетической энергией? Формула кинетической энергии имеет вид:

Ek = m*v2/2.

В этой формуле физическая величина Ek равна 1/2 от массы тела, умноженной на скорость этого тела в квадрате.

Далее отображается работа сил, воздействующих на точку при помощи 2-го закона Ньютона. Формула закона позволяет через ускорение (а) выразить силу (F):

F = m*a,

где:

  • m – масса тела;
  • a – ускорение тела.

Оперируя с кинематическими величинами и обратив внимание на формулу А = F*s, пробуют выразить желаемую взаимосвязь.

Случай прямолинейного ускоренного движения, где скорость и перемещение можно выразить формулой:

s = v22-v21/2a,

где:

  • v1 – модуль вектора начальной скорости (в начале участка);
  • v2 – модуль вектора конечной скорости (в конце участка).

Следует подставить значение величины перемещения s и F в формулу работы:

А = m*a*(v22-v21)/2a = m*v22/2 – m*v21/2.

Уменьшаемое или вычитаемое, отображаемые во второй части полученного равенства, имеют общий вид:

m*v/2.

Это есть кинетическая энергия, её обычно обозначают – Ek.

Из всего этого следует, что работа, выполняемая над телом, равнодействующих сил, соответствует изменению Ek.

Следует запомнить! Когда сила давит на тело сонаправленно его движению, совершаемая ею работа положительна, и Ek > 0. Когда она приложена навстречу движению тела, тогда  Ek < 0, и работа отрицательная.

Потенциальная энергия

Эта физическая характеристика является частью полной механической энергии. Описывает расположение тела в силовом поле (источнике силы). Причём эта величина может давать оценку только для целой системы. Она бесполезна для характеристики отдельных точек. При этом оценивается не величина, а ее изменение.

Единицей измерения является Дж или Эрг. Наиболее часто применяемые графические обозначения – U, Ep, W.

Различают следующие типы потенциальной энергии:

  • в пределах земного притяжения;
  • в зоне действия электростатических полей;
  • в системах механической природы.

Для тела, расположенного поблизости от земной поверхности, формула имеет вид:

Ер = m*g*h,

где:

  • m – масса;
  • g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2);
  • h – высота центра массы тела над нулевым уровнем.

Уровень нуля можно выбирать произвольно.

Электрически заряженная материальная точка, имеющая потенциал φ(r→), находясь в зоне электростатического поля, обладает потенциальной энергией Ер. Она вычисляется с помощью выражения:

Ер = qp* φ(r→),

где qp – электрический заряд, которым эта точка обладает.

В механических системах при упругих деформациях тела разные его точки взаимодействуют между собой. Такие взаимодействия можно охарактеризовать потенциальной энергией.

Упругая деформация может быть записана как:

Ep = k*(∆x)2/2.

Здесь k – это жёсткость (упругость), ∆x – величина смещения от равновесного положения.

Работа в термодинамике

В чем измеряется работа сил в термодинамике? Термодинамика рассматривает процессы преобразования системы, в результате которых меняется объём. При этом внутреннее изменение энергии тела есть работа.

Лучше всего разобрать это на примере  воздействия газа на поршень. Пусть газ давит на поверхность поршня с силой F→’.

Она, согласно 3-му закону Ньютона, направлена в противоположную сторону той силе, с которой поршень воздействует на газ. Это значит, F→’ = – F→.

Единица измерения силы тока

Под давлением газа (p) поршень начинает совершать перемещение ∆h. В случае, если оно мало, то можно говорить о том, что p = const. Тогда работа будет равна A’ = F’*∆h. Можно подставить сюда значение F’= p*S, где S – площадь поверхности, на которую давит газ. После этого выражение примет вид:

A’ = p*S*∆h = p*∆V,

где ∆V – изменение объёма.

Важно! Работа положительная, если газ расширяется. Это обусловлено тем, что поршень движется в ту же сторону, куда направлена F→’. При сжимании газа его работа имеет отрицательное значение, потому как поршень перемещается в противоположную от F→’ сторону.

Работа силы в теоретической механике

При изучении в теоретической механике преобразований любых форм механического движения в иные типы движения используют понятие работы силы. При расчётах подразумевают, что и направление, и модуль этой силы F постоянны, выражение имеет вид:

A = F→*s→ = F*s*cos(F→,s→) = F*s*cos α.

От угла α зависит знак А, от направления зависит величина работы:

  • если угол α между направлением силы и перемещением равен нулю, то A = F*s;
  • работа А имеет положительное значение, если α меньше 900, и отрицательное, если он больше 900;
  • при α = 900 между направлениями силы и перемещения работа равна нулю;
  • при α = 0, когда направления F и s совпадают, А = F*s;
  • при α = 1800 (сила и перемещение противоположны по направлению), А = – F*s.

Отдельными случаями в теоретической механике рассматривают воздействие сил при перемещениях точек по криволинейным траекториям и их вращениях по оси.

Размерность и единицы

Работа, совершаемая в процессах физики, имеет почти одинаковые обозначения, измерять её можно, зная единицы.

Основная единица измерения работы – 1 джоуль (Дж). Он равен:

1 Дж = 1 Н*м = 1 кг*м²/с².

1 эрг = 1 г*см²/с² = 1 дин*см = 10−7 Дж.

Работа двигателя внутреннего сгорания соразмерна тяге одной лошади. Одна лошадиная сила равна поднятию лошадью тяжести весом 75 кг. Хотя это не совсем верно. В данном случае речь идёт о мощности, это не что иное, как работа двигателя, выполняемая им ежесекундно.

(В*А*с) – это тоже единица измерения, работа, совершаемая электрическим током при перемещении заряженных зарядов по цепи за единицу времени. Сама формула пишется так:

А = U*I*t,

где:

  • U – напряжение, (вольт);
  • I – ток (ампер);
  • t – время (cекунда).

Сила трения, которая не только изнашивает трущиеся детали, но и помогает движению транспорта, также совершает определённую работу. Её выполняет и сила тяжести. На определение величины работы тех или иных сил влияют условия, при которых она совершается.

Источник: https://amperof.ru/teoriya/izmeryaetsya-rabota-sily.html

Открытый урок на тему:

В каких единицах измеряется работа в физике. Механическая работа и мощность

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение Комаровская средняя общеобразовательная школа

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА ПО ФИЗИКЕ

ДЛЯ 7 КЛАССА ПО ТЕМЕ:

«Механическая работа и мощность»

Разработала: Сиротина Галина Васильевна

учитель физики

2016 г.

(Слайды 1-2)

Цели урока:

Обучающая:

  • познакомить учащихся с понятием «механическая работа», «мощность», выяснить физический смысл данных величин;
  • ввести единицы измерения;
  • закрепить полученные знания на решении различного вида задач

Развивающая:

  • – развивать познавательный интерес учащихся, критическое мышление;
  • -развивать умения анализировать, сопоставлять, выделять главное;
  • – развивать рефлексивную культуру.

Воспитательная:

  • воспитывать самостоятельность у учащихся через индивидуальную работу.
  • воспитывать уважение к физике как науке;
  • воспитывать чувства взаимопонимания, коллективизма.

Рефлексивная:

  • оценивать свою деятельность, предвидеть возможные результаты своих действий, учитывать мнения других людей при определении собственных позиций и самооценки.

Планируемые результаты:

личностные:

формирование ответственного отношения к учению на основе мотивации к обучению и познанию;

формирование осознанного, уважительного и доброжелательного отношения к другому человеку, его мнению;

формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками и взрослыми в процессе учебной деятельности.

метапредметные:

умение определять понятия, создавать обобщения, классифицировать, строить рассуждение, умозаключение и делать выводы;

умение создавать, применять различные продукты для решения учебной задачи;

умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности её решения;

развитие ИКТ – компетенции.

предметные:

знать: определения механической работы и мощности, условия совершения работы, формулы работы и мощности, единицы измерения работы и мощности;

уметь: решать задачи на применение формул работы и мощности.

Ход урока:

  1. Организационный момент.

  2. Изучение нового материала. ( Слайды 3-5)

Учитель: Ребята, помните ли вы стихотворение В.В. Маяковского «Кем быть»? Там есть такие строки: «У меня растут года, будет и семнадцать. Где работать мне тогда, чем заниматься?

… Работа всякого нужна одинаково.

… Все работы хороши, выбирай на вкус!»

А что такое работа? Об этом мы сегодня поговорим с точки зрения физики.

Учитель сообщает тему и цель урока.

Тема урока: «Механическая работа и мощность»

Цели урока: познакомиться с понятиями механической работы , мощности и единицами их измерения, научиться рассчитывать механическую работу и мощность .( слайды 6-8)

Давайте откроем тетради и запишем сегодняшнее число и тему сегодняшнего урока.

В обыденной жизни словом «работа» мы понимаем всякий полезный труд рабочего, инженера, ученого, программиста, учащегося и т.д.

Я думаю – я работаю.

Я иду – я тоже работаю.

Но в физике понятие работы несколько иное. В физике работа это физическая величина и ее можно измерить. Мы с вами будем изучать механическую работу. Вот несколько примеров механической работы:

-движение поезда под действием силы тяги электровоза

-при выстреле из ружья сила давления пороховых газов совершает работу – перемещает пулю вдоль ствола, скорость пули при этом увеличивается.

Что же мы видим из этих примеров?

Верно, из этих примеров видно, что механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы.

Механическая работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело, уменьшает скорость его движения. Например, прокатившись с горы, санки останавливаются. При этом совершается механическая работа. Под действием силы трения скорость уменьшается.

Приведем такой пример. Если мы хотим передвинуть тяжелый шкаф, мы прилагаем усилие, но шкаф в движение не приходит. Значит механической работы мы не совершаем.

Если же тело движется без участия сил (по инерции) , то и в этом случае механическая работа также не совершается. (слайды 9 -16)

-Чтобы объяснить, почему совершается механическая работа, проанализируйте ситуации, изображенные на рисунках

Вывод 1.

Под действием силы тело перемещается.

Вывод 2.
Механическая работа совершается тогда, когда тело движется под действием силы.

Вывод 3.
Если есть сила, а нет перемещения, то нет и работы.

Вывод 4. Если есть перемещение, а нет силы, то нет и работы.
Механическая работа равна нулю, т.к.результирующая сила F=0

Какой же вывод вы можете сделать из этих примеров? (слайд 28)

Верно, для совершения механической работы необходимы два условия:

На тело должна действовать сила и под действием этой силы тело должен двигаться.

Чем большая сила действует на тело и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.

(слайды 17, 21)

Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути

Работа = сила х путь

A = F s

За единицу работы принимают работу, совершаемую силой в 1Н, на пути равном 1м. (слайды 22-23)

Единица работы–Дж (джоуль) (слайд 24 -25)

1Дж = 1 Н · м

1 кДж = 1000 Дж

1 Дж = 0,001 кДж

1 МДж = 1000000 Дж

1 Дж = 0,000001 МДж

3.Выразите в джоулях работу: (самостоятельная работа в тетрадях)

0,25 кДж= 250 Дж

2,2 кДж= 2200 Дж

0,15 МДж=150000 Дж

1,2 МДж=1200000 Дж

Работу вычисляют по формуле A = Fs только в том случае, когда сила F постоянна и совпадает с направлением движения тела.

(слайды 18-20,26 -27)

В дальнейшем, говоря о механической работе, мы будем кратко называть ее одним словом – работа.

Одна и та же работа может быть совершена за разное время. Скорость выполнения работы характеризуют мощностью. Мощность – это быстрота выполнения работы. Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени.

Таким образом, для определения мощности, нужно совершенную работу разделить на время выполнения работы. (слайд 30)

Мощность = работа/время N = A/t

Другая формула мощности N = A/ t = FS/t = Fv(слайд 31)

Единицей мощности в системе СИ является Ватт в честь английского ученного Уатта. (слайд 32)

1 Вт = 1 Дж/с – это мощность, при которой за 1с совершается работа в 1Дж.

Внесистемной единицей мощности является лошадиная сила

1 л.с. = 735,5 Вт (слайд 33 -34)

В технике широко используют более крупные единицы мощности –киловатт (кВт), мегаватт (МВт).

1 МВт = 1000000 Вт

1 кВт = 1000 Вт

Мощность является важной характеристикой машин и механизмов. Она может иметь самые различные значения (см. таблицу №5 стр -134 учебника)

Каждый двигатель или электрический прибор имеет паспорт в котором указана его мощность.

Мощность человека при нормальных условиях работы в среднем равна 70-80 Вт. Совершая прыжки, взбегая по лестнице, человек может развивать мощность до 730 Вт.

Зная мощность двигателя, можно рассчитать работу, совершаемую этим двигателем в течение какого-нибудь промежутка времени.

А = N t

Чтобы вычислить работу, необходимо мощность умножить на время, в течение которого совершалась эта работа.

4.Выразите в ваттах мощность: (самостоятельная работа в тетрадях)

0,25 кВТ= 250 ВТ

2,2 кВт= 2200 Вт

0,15 МВт =150000 Вт

1,2 МВт=1200000 Вт

5. Физкультминутка (слайд 35)

Очень физику мы любим! Шеей влево, вправо крутим. Воздух – это атмосфера, если, правда, топай смело. В атмосфере есть азот, делай вправо поворот. Так же есть и кислород, делай влево поворот, воздух обладает массой, мы попрыгаем по классу. К учителю повернёмся и дружно улыбнёмся!

опорная таблица

Работа

Мощность = —————-

Время

N = A/t

1Bт

Мощность = Сила · Скорость

N = F · V

1 Вт

Мощность

Сила = —————–

Скорость

F = N/ V

1 Н

Мощность

Скорость = ——————-

Сила

V = N/F

1 м/с

Опорная таблица раздается учащимся как памятка

6. Решение задач 1-2 (условие задач на слайде 36 и решение слайде 37-38 )

7. Закрепление: (слайд 39)

  • Укажи стрелочками буквенное обозначение величин (слайд 40-41
  • Укажи единицы измерения физических величин (слайды42-43)
  • Укажи формулы для вычисления величин (слайды 44-45)
  • Реши задачу (слайды 46-48,50-51)

8. Фронтальный опрос (слайд 52)

  1. Что такое работа?

  2. Когда А положительная? Отрицательная? А= 0?

  3. Условия выполнения работы.

  4. Что такое мощность?

9. Игра «Открой картинку» ( слайды 1-9 презентация 2)

10. Подведение итогов ( слайд 53)

Кто же лучше всех трудился

И сегодня отличился

Вот закончился урок

Пора узнать итог

11. Рефлексия (слайд 54)

  • Понравилась ли вам такая форма урока?
  • Кто по-вашему был самым активным на уроке?

12. Домашнее задание (слайд 55)

П.53-54

Домашнее задание.

Первый уровень.

1.Измеряя силу трения, ученик протянул брусок по столу на расстояние 30 см. Вычислите работу ученика, если динамометр показывал 1,5 Н.

2.Карапуз, играя автомобильчиком, провез его 90 см, прикладывая к веревочке силу 3,5 Н.Вычислите работу карапуза.

3.Мальчик массой 39 кг лезет вверх по лестнице. Какую работу он совершит, подняв себя на высоту 4,5 м?

Второй уровень.

1.Обезьяна массой 12 кг карабкается вверх по лианам. Какую работу она совершит, поднявшись на 6,2 м?

2.На какую высоту было поднято тело массой 20 кг, если при этом была совершена работа 680 Дж?

3.При подъеме тела на высоту 2,5 м была совершена работа 1225 Дж. Какова масса поднимаемого тела?

Третий уровень.

1.Велосипедист движется со скоростью 12 км/ч в течение 15 мин. Какую работу совершил велосипедист на этом отрезке пути, если сила сопротивления движению 98 Н?

2.Тело движется под действием силы 22 Н в течение 12 мин. С какой скоростью движется тело, если при этом была совершена работа 158400 Дж?

3.В воде с глубины 5 м поднимают до поверхности бетонный блок размерами 40х120 см. Найдите работу по подъему камня.

Источник: https://infourok.ru/otkritiy-urok-na-temumehanicheskaya-rabota-i-moschnost-1043873.html

Механическая работа. Мощность Единицы их измерения

В каких единицах измеряется работа в физике. Механическая работа и мощность

Класс

Урок №27

Механическая работа. Мощность Единицы их измерения.

Изучение нового материала

Работа». Это слово нам знакомо с детства. Оно сопровождает нас в течение всей жизни; этим словом мы называем любой вид человеческой деятельности: физической, умственной или творческой. Мы знаем, что в течение жизни сердце выполняет работу.

Эта работа сердца эквивалентна работе, которую нужно выполнить для подъема поезда на наивысшую гору Европы – Монблан (4810 м). Всё живое постоянно двигается, человек только в своей деятельности развивается и достигает своих результатов.

Это важное понятие.

Но физика в это понятие вкладывает несколько иное содержание. В физике в первую очередь изучают механическую работу. И очень важный факт при выполнении работы – это ее скорость. Мы всегда хотим что-то сделать не только лучше, но и быстрее.

В настоящий момент я попрошу вас продемонстрировать выполнение какой-то работы на своих местах. Скажите, пожалуйста, что является необходимым условием выполнения работы?

Да, наличие прилагаемой силы и перемещения.

Механическая работа – это физическая величина, которая характеризует перемещение тела под действием силы.

Как любая другая физическая величина, механическая работа имеет единицы измерения и формулу для расчёта.

А = FS

[A] = 1 Дж

Механическая работа равняется произведению силы и перемещения.

«Единица измерения работы в СИ названа в честь английского ученого XIX века Дж. Джоуля. Дж. Джоуль (1818-1889) родился в Англии в семье владельца пивоваренного завода. Из-за слабого здоровья до 15 лет Джеймс не посещал школу.

Но в 15 лет под руководством известного химика Джона Дальтона успешно освоил математику, физику и химию. После смерти отца, продав свою часть наследства, Джоуль приступил к самостоятельным научным исследованиям, вложив в это все свои деньги.

На своем веку Джоуль провел тисячу опытов в отрасли механики, электромагнетизма и тепловых явлений, которые имели успех.

Теперь обратимся к такому примеру выполнения работы. Нужно вскопать участок. Как выполнить эту работу быстрее – лопатой или трактором? Будет ли одинаковой выполненная работа?

Да, работа одинакова; но будет потрачено разное время: трактором эта работа будет выполнена быстрее.

На 10 этаж мы поднимемся быстрее лифтом, чем по ступенькам. Подъемный кран поднимает тяжелый кирпич на высоту сооружаемого дома за несколько минут, в то время как рабочие потратили бы на выполнение той же работы целый день. Тот механизм, который выполняет работу быстрее, считается мощнее.

Мощность – это физическая величина, которая характеризует скорость выполнения работы.

N=

[N] = 1 Вт

Мощность равна отношению механической работы ко времени, за которое эта работа выполнена.

Единица измерения мощности названа в честь английского ученого – Джеймса Ватта. Его называли «Архимедом» XVIII века. Но существует внесистемная единица измерения мощности – лошадиная сила.

Дело в том, что на рассвете машиностроения потенциальному потребителю было более привычно и более понятно объяснение, что мощность данного механизма равняется 20 лошадиным силам, то есть механизм способен заменить собой 20 лошадей.

«Средняя мощность взрослого человека при достаточно длительной работе составляет примерно 35 – 75 Вт. Но за достаточно короткое время человек может развивать мощность большую, чем лошадь. Например, спортсмены, которые толкают штангу массой больше 200 кг на высоту 1,8 м за 1с, развивают мощность приблизительно 3500 Вт.

С помощью расчётов в своих тетрадях можно проверитьэтот факт.

N = =

N = 3500 Вт

А мощность насекомого в полёте равна примерно 0,00001 Вт.

Закрепление нового материала.

Решение задачи

Какую мощность развивает штангист, если штангу массой 125 кг он поднимает на высоту 70 см за 0,3 с?

Дано: СИ Решение

т=125кг

h=70см 0,7м N= но A=FS и F=mg, а S=h.

t=0,3с Значит, N=

N-? N= 2916,7 Вт

[N] = = = =Вт

Ответ: 2916,7 Вт.

Домашнее задание

8-а:выучить параграфы 17 и 19 (пункт 3); ответить письменно на вопросы.

8-б:выучить параграфы 41 и 47; ответить письменно на вопросы.

Вопросы

1. Приведите примеры, когда на тело действует сила, однако работу она не выполняет.

2. Два одинаковых по массе груза были доставлены на автобусах в пригородный поселок Донецка и в центр Донецка. Была ли одинаковой работа выполненная в первом и во втором случаях? Почему?

3. Почему в ХХ и ХХI веках стали строить быстрее, чем когда-то?

4. Два мальчика разной массы наперегонки выбежали на третий этаж дома, показав при этом одинаковое время. Развивали ли одинаковую мощность они при этом?

Дата добавления: 2016-10-07; просмотров: 2763 | Нарушение авторских прав

Рекомендуемый контект:

Похожая информация:

Поиск на сайте:

Источник: https://lektsii.org/7-39328.html

Мед-Центр Здоровье
Добавить комментарий