Jismlar o'zaro ta'sir qilganda puls bir tana qisman yoki butunlay boshqa tanaga o'tkazilishi mumkin. Agar jismlar tizimiga boshqa jismlarning tashqi kuchlari ta'sir qilmasa, bunday tizim deyiladi yopiq.

Tabiatning bu asosiy qonuni deyiladi impulsning saqlanish qonuni. Bu ikkinchi va uchinchilarning natijasidir Nyuton qonunlari.

Keling, yopiq tizimning bir qismi bo'lgan har qanday ikkita o'zaro ta'sir qiluvchi jismni ko'rib chiqaylik. Bu jismlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchlarini va bilan belgilaymiz Nyutonning uchinchi qonuniga ko'ra Agar bu jismlar t vaqt ichida o'zaro ta'sir qilsa, u holda o'zaro ta'sir kuchlarining impulslari kattaligi bo'yicha teng bo'ladi va qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltiriladi: Bu jismlarga Nyutonning ikkinchi qonunini qo'llaymiz. :

bu erda va - jismlarning vaqtning boshlang'ich momentidagi impulslari va o'zaro ta'sirning oxiridagi jismlarning impulslari. Bu munosabatlardan kelib chiqadiki:

Bu tenglik ikki jismning o'zaro ta'siri natijasida ularning umumiy impulsi o'zgarmaganligini anglatadi. Endi yopiq tizimga kiruvchi jismlarning barcha mumkin boʻlgan juftlik oʻzaro taʼsirini koʻrib chiqsak, yopiq sistemaning ichki kuchlari uning umumiy impulsini, yaʼni bu sistemaga kiruvchi barcha jismlar impulslarining vektor yigʻindisini oʻzgartira olmaydi, degan xulosaga kelishimiz mumkin.

Mexanik ish va quvvat

Harakatning energiya xarakteristikalari tushuncha asosida kiritiladi mexanik ish yoki kuch ishi.

Doimiy kuch tomonidan bajariladigan ish A chaqirdi jismoniy miqdor, mahsulotga teng kuch va siljish modullari kuch vektorlari orasidagi a burchakning kosinusiga ko'paytiriladi va harakatlar(1.1.9-rasm):

Ish skalyar kattalikdir. U ijobiy bo'lishi mumkin (0° ≤ a< 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в joul (J).

Joule ishlashga teng, kuch yo'nalishi bo'yicha 1 m siljish bo'yicha 1 N kuch bilan amalga oshiriladi.

Agar kuchning harakat yo'nalishi bo'yicha proyeksiyasi doimiy bo'lmasa, ishni kichik harakatlar uchun hisoblash va natijalarni umumlashtirish kerak:

Moduli koordinataga bog'liq bo'lgan kuchga misol elastik kuch buloqlar, bo'ysunadi Guk qonuni. Prujinani cho'zish uchun unga tashqi kuch qo'llanilishi kerak, uning moduli bahorning cho'zilishi bilan proportsionaldir (1.1.11-rasm).

Modulga bog'liqlik tashqi kuch x koordinatasidan to'g'ri chiziq sifatida grafikda tasvirlangan (1.1.12-rasm).

Rasmdagi uchburchakning maydoniga asoslanib. 1.18.4. prujinaning o'ng erkin uchiga qo'llaniladigan tashqi kuch tomonidan bajarilgan ishni aniqlashingiz mumkin:

Xuddi shu formula prujinani siqish paytida tashqi kuch tomonidan bajarilgan ishni ifodalaydi. Ikkala holatda ham elastik kuchning ishi kattaligi bo'yicha tashqi kuchning ishiga teng va belgisiga qarama-qarshidir.

Agar tanaga bir nechta kuchlar qo'llanilsa, u holda umumiy ish barcha kuchlar alohida kuchlar bajaradigan ishning algebraik yig'indisiga teng va ishga teng qo'llaniladigan kuchlarning natijasidir.

Kuchning vaqt birligida bajargan ishi deyiladi kuch. Quvvat N - bu ish bajarilgan A ishining t davriga nisbatiga teng bo'lgan jismoniy miqdor.

Harakat qiladigan har bir tanani mehnat bilan tavsiflash mumkin. Boshqacha qilib aytganda, u kuchlarning harakatini tavsiflaydi.

Ish quyidagicha aniqlanadi:
Kuch moduli va tananing bosib o'tgan yo'lining mahsuloti kuch va harakat yo'nalishi orasidagi burchakning kosinusiga ko'paytiriladi.

Ish Joul bilan o'lchanadi:
1 [J] = = [kg* m2/s2]

Masalan, A tanasi 5 N kuch ta'sirida 10 m yo'l bosib o'tdi, tananing bajargan ishni aniqlang.

Harakat yo'nalishi va kuch ta'siri bir-biriga to'g'ri kelganligi sababli, kuch vektori va siljish vektori orasidagi burchak 0 ° ga teng bo'ladi. Formula soddalashtiriladi, chunki 0 ° burchakning kosinusu 1 ga teng.

Dastlabki parametrlarni formulaga almashtirib, biz quyidagilarni topamiz:
A= 15 J.

Yana bir misolni ko'rib chiqamiz: 6 m/s2 tezlanish bilan harakatlanayotgan og'irligi 2 kg bo'lgan jism 10 m yo'l bosib o'tdi, agar u 60 ° burchak ostida qiya tekislik bo'ylab yuqoriga qarab harakat qilgan bo'lsa, uning bajargan ishni aniqlang.

Boshlash uchun, keling, tanaga 6 m/s2 tezlanish berish uchun qancha kuch qo'llash kerakligini hisoblaylik.

F = 2 kg * 6 m/s2 = 12 H.
12N kuch ta'sirida tana 10 m harakat qildi Ishni allaqachon ma'lum bo'lgan formuladan foydalanib hisoblash mumkin:

Bu yerda a 30° ga teng. Dastlabki ma'lumotlarni formulaga almashtirib, biz quyidagilarni olamiz:
A= 103,2 J.

Quvvat

Ko'pgina mashina va mexanizmlar bir xil ishni turli vaqtlarda bajaradi. Ularni solishtirish uchun kuch tushunchasi kiritiladi.
Quvvat - bu vaqt birligida bajarilgan ish hajmini ko'rsatadigan miqdor.

Shotlandiya muhandisi Jeyms Vattdan keyin quvvat vattlarda o'lchanadi.
1 [Vatt] = 1 [J/s].

Masalan, katta kran 1 daqiqada og'irligi 10 tonna bo'lgan yukni 30 m balandlikka ko'tardi. Kichik kran 1 daqiqada 2 tonna g‘ishtni bir xil balandlikka ko‘tardi. Kran quvvatlarini solishtiring.
Keling, kranlar tomonidan bajariladigan ishlarni aniqlaymiz. Yuk tortishish kuchini yengish bilan birga 30 m ga ko'tariladi, shuning uchun yukni ko'tarish uchun sarflangan kuch Yer va yuk o'rtasidagi o'zaro ta'sir kuchiga teng bo'ladi (F = m * g). Ish esa yuklar bosib o'tgan masofaga, ya'ni balandlikka ko'ra kuchlarning mahsulotidir.

Katta kran uchun A1 = 10 000 kg * 30 m * 10 m/s2 = 3 000 000 J, kichik kran uchun A2 = 2 000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 600 000 J.
Quvvatni ishni vaqtga bo'lish orqali hisoblash mumkin. Ikkala kran ham 1 daqiqada (60 soniya) yukni ko'tardi.

Bu yerdan:
N1 = 3 000 000 J / 60 s = 50 000 Vt = 50 kVt.
N2 = 600 000 J/ 60 s = 10 000 Vt = 10 kVt.
Yuqoridagi ma'lumotlardan ko'rinib turibdiki, birinchi kran ikkinchisiga qaraganda 5 barobar kuchliroqdir.

Bizning kundalik tajribamizda "ish" so'zi juda tez-tez uchraydi. Ammo fizika fani nuqtai nazaridan fiziologik ishni va mehnatni farqlash kerak. Darsdan uyga kelganingizda: "Oh, men juda charchadim!" Bu fiziologik ish. Yoki, masalan, jamoaning ishi xalq ertagi"sholg'om".

Rasm 1. So'zning kundalik ma'nosida ishlang

Biz bu erda fizika nuqtai nazaridan ish haqida gaplashamiz.

Mexanik ish jism kuch ta'sirida harakat qilganda paydo bo'ladi. Ish lotin harfi A bilan belgilanadi. Ishning yanada qat'iy ta'rifi shunday eshitiladi.

Kuchning ishi - bu kuchning kattaligi va tananing kuch yo'nalishi bo'yicha bosib o'tgan masofasining mahsulotiga teng bo'lgan jismoniy miqdor.

Rasm 2. Ish fizik miqdordir

Formula tanaga doimiy kuch ta'sir qilganda amal qiladi.

SI birliklarining xalqaro tizimida ish joul bilan o'lchanadi.

Bu shuni anglatadiki, agar 1 nyuton kuch ta'sirida jism 1 metr harakatlansa, u holda bu kuch tomonidan 1 joul ish bajariladi.

Ish birligi ingliz olimi Jeyms Preskott Joul sharafiga nomlangan.

3-rasm. Jeyms Preskott Joul (1818 - 1889)

Ishni hisoblash formulasidan kelib chiqadiki, ish nolga teng bo'lgan uchta holat mavjud.

Birinchi holat - kuch tanaga ta'sir qiladi, lekin tana harakat qilmaydi. Masalan, uy katta tortishish kuchiga duchor bo'ladi. Lekin u hech qanday ish qilmaydi, chunki uy harakatsiz.

Ikkinchi holat - jism inertsiya bilan harakat qilganda, ya'ni unga hech qanday kuchlar ta'sir qilmaydi. Masalan, kosmik kema galaktikalararo fazoda harakat qiladi.

Uchinchi holat - tananing harakat yo'nalishiga perpendikulyar bo'lgan tanaga kuch ta'sir qilganda. Bunday holda, tana harakatlansa va unga kuch ta'sir etsa ham, tananing harakati bo'lmaydi kuch yo'nalishi bo'yicha.

Rasm 4. Ish nolga teng bo'lgan uchta holat

Shuni ham aytish kerakki, kuch tomonidan bajarilgan ish salbiy bo'lishi mumkin. Agar tana harakatlansa, bu sodir bo'ladi kuch yo'nalishiga qarshi. Masalan, kran kabel yordamida erdan yukni ko'targanda, tortishish kuchi bilan bajarilgan ish salbiy (va kabelning yuqoriga yo'naltirilgan elastik kuchi bilan bajarilgan ish, aksincha, ijobiy).

Aytaylik, qurilish ishlarini bajarishda chuqurni qum bilan to'ldirish kerak. Buning uchun ekskavator bir necha daqiqa vaqt oladi, lekin belkurak ishlatadigan ishchi bir necha soat ishlashi kerak edi. Ammo ekskavator ham, ishchi ham tugatgan bo'lardi bir xil ish.

5-rasm. Xuddi shu ish turli vaqtlarda bajarilishi mumkin

Fizikada bajarilgan ish tezligini tavsiflash uchun quvvat deb ataladigan kattalikdan foydalaniladi.

Quvvat - bu ishning bajarilish vaqtiga nisbatiga teng bo'lgan jismoniy miqdor.

Quvvat lotin harfi bilan ko'rsatilgan N.

SI quvvat birligi vattdir.

Bir vatt - bu bir soniyada bir joul ish bajariladigan quvvat.

Quvvat bloki ingliz olimi, bug 'dvigatelining ixtirochisi Jeyms Vatt sharafiga nomlangan.

6-rasm. Jeyms Vatt (1736 - 1819)

Keling, ishni hisoblash formulasini quvvatni hisoblash formulasi bilan birlashtiramiz.

Keling, tana bosib o'tgan yo'lning nisbati ekanligini eslaylik S, harakat vaqti bilan t tananing harakat tezligini ifodalaydi v.

Shunday qilib, quvvat kuchning son qiymati va kuch yo'nalishi bo'yicha tananing tezligi mahsulotiga teng.

Bu formuladan ma’lum tezlikda harakatlanuvchi jismga kuch ta’sir qiladigan masalalarni yechishda foydalanish qulay.

Ma'lumotnomalar

1. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Umumta'lim muassasalarining 7-9-sinflari uchun fizika fanidan masalalar to'plami. - 17-nashr. - M.: Ta'lim, 2004 yil.
2. Peryshkin A.V. Fizika. 7-sinf - 14-nashr, stereotip. - M.: Bustard, 2010 yil.
3. Peryshkin A.V. Fizikadan muammolar to'plami, 7-9-sinflar: 5-nashr, stereotip. - M: "Imtihon" nashriyoti, 2010 yil.

1. Physics.ru internet portali ().
2. Festival.1september.ru internet portali ().
3. Fizportal.ru internet portali ().
4. Elkin52.narod.ru internet portali ().

Uy vazifasi

1. Qaysi hollarda ish nolga teng?
2. Yo'l bo'ylab bajarilgan ish kuch yo'nalishi bo'yicha qanday amalga oshiriladi? Qarama-qarshi yo'nalishda?
3. G‘isht 0,4 m harakat qilganda unga ta’sir etuvchi ishqalanish kuchi qancha ish qiladi? Ishqalanish kuchi 5 N.

Asosiy nazariy ma'lumotlar

Mexanik ish

Harakatning energiya xarakteristikalari tushuncha asosida kiritiladi mexanik ish yoki kuch bilan ishlash. Doimiy kuch tomonidan bajariladigan ish F, - kuch va siljish modullarining kuch vektorlari orasidagi burchak kosinusiga ko'paytmasiga teng fizik miqdor. F va harakatlar S:

Ish skalyar kattalikdir. Bu ijobiy bo'lishi mumkin (0 ° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). At α = 90° kuch tomonidan bajarilgan ish nolga teng. SI tizimida ish joul (J) bilan o'lchanadi. Joul 1 nyuton kuchning kuch yo‘nalishi bo‘yicha 1 metr harakat qilish uchun bajargan ishiga teng.

Agar kuch vaqt o'tishi bilan o'zgarsa, ishni topish uchun kuchning siljishga qarshi grafigini tuzing va grafik ostidagi rasmning maydonini toping - bu ish:

Moduli koordinataga (siljishiga) bog'liq bo'lgan kuchga misol sifatida Guk qonuniga bo'ysunadigan kamonning elastik kuchi ( F nazorat qilish = kx).

Quvvat

Kuchning vaqt birligida bajargan ishi deyiladi kuch. Quvvat P(ba'zan harf bilan belgilanadi N) – ish nisbatiga teng jismoniy miqdor A bir muddatga t davomida ushbu ish yakunlandi:

Bu formula hisoblab chiqadi o'rtacha quvvat, ya'ni. jarayonni umumiy tavsiflovchi kuch. Shunday qilib, ishni kuch bilan ham ifodalash mumkin: A = Pt(agar, albatta, ishni bajarish kuchi va vaqti ma'lum bo'lsa). Quvvat birligi vatt (Vt) yoki sekundiga 1 joul deb ataladi. Agar harakat bir xil bo'lsa, unda:

Ushbu formuladan foydalanib, biz hisoblashimiz mumkin darhol quvvat(ma'lum vaqtdagi quvvat), agar tezlik o'rniga biz bir lahzali tezlik qiymatini formulaga almashtirsak. Qaysi kuchni hisoblashni qanday bilasiz? Agar muammo bir vaqtning o'zida yoki kosmosning biron bir nuqtasida quvvat talab qilsa, u holda oniy hisoblanadi. Agar ular ma'lum bir vaqt yoki marshrutning bir qismidagi quvvat haqida so'rasa, unda o'rtacha quvvatni qidiring.

Samaradorlik - samaradorlik omili, foydali ishning sarflanganiga yoki foydali quvvatning sarflanganiga nisbatiga teng:

Qaysi ish foydali, qaysi ish behuda ekanligi mantiqiy fikrlash orqali aniq vazifa shartlaridan kelib chiqib aniqlanadi. Masalan, kran yukni ma'lum bir balandlikka ko'tarish ishini bajarsa, foydali ish yukni ko'tarish ishi bo'ladi (chunki kran aynan shu maqsadda yaratilgan) va sarflangan ish kranning elektr motori tomonidan bajariladigan ish.

Shunday qilib, foydali va sarflangan kuch qat'iy ta'rifga ega emas va mantiqiy fikrlash orqali topiladi. Har bir vazifada biz o'zimiz aniqlab olishimiz kerakki, bu vazifada ishni bajarishdan maqsad nima (foydali ish yoki kuch) va barcha ishni bajarish mexanizmi yoki usuli (sarflangan kuch yoki ish).

Umuman olganda, samaradorlik mexanizmning bir turdagi energiyani boshqasiga qanchalik samarali aylantirishini ko'rsatadi. Vaqt o'tishi bilan quvvat o'zgarsa, ish vaqtga nisbatan kuch grafigi ostidagi rasmning maydoni sifatida topiladi:

Kinetik energiya

Jismning massasi va tezligi kvadratining yarmiga teng bo'lgan jismoniy miqdor deyiladi tananing kinetik energiyasi (harakat energiyasi):

Ya'ni, agar og'irligi 2000 kg bo'lgan avtomobil 10 m/s tezlikda harakat qilsa, u holda kinetik energiyaga teng bo'ladi. E k = 100 kJ va 100 kJ ishni bajarishga qodir. Bu energiya issiqlikka aylanishi mumkin (avtomobil tormozlanganda, g'ildiraklarning shinalari, yo'l va tormoz disklari qizib ketganda) yoki avtomobilni va avtomobil to'qnashgan kuzovni deformatsiya qilishga (halokatda) sarflanishi mumkin. Kinetik energiyani hisoblashda avtomobilning qayerda harakatlanishi muhim emas, chunki energiya ham ish kabi skalyar miqdordir.

Tana ish qila olsa, energiya bor. Masalan, harakatlanuvchi jism kinetik energiyaga ega, ya'ni. harakat energiyasi va jismlarni deformatsiya qilish yoki to'qnashuv sodir bo'lgan jismlarga tezlanish berish uchun ishlarni bajarishga qodir.

Jismoniy ma'no kinetik energiya: tana massasi bilan tinch holatda bo'lishi uchun m tezlikda harakatlana boshladi v kinetik energiyaning olingan qiymatiga teng ishni bajarish kerak. Agar tananing massasi bo'lsa m tezlikda harakat qiladi v, keyin uni to'xtatish uchun uning boshlang'ich kinetik energiyasiga teng ishni bajarish kerak. Tormozlashda kinetik energiya asosan ishqalanish kuchi bilan "olib tashlanadi" (ta'sir qilish holatlari bundan mustasno, energiya deformatsiyaga o'tadi).

Kinetik energiya teoremasi: natijaviy kuch tomonidan bajarilgan ish tananing kinetik energiyasining o'zgarishiga teng:

Kinetik energiya haqidagi teorema umumiy holatda ham, jism o'zgaruvchan kuch ta'sirida harakat qilganda, uning yo'nalishi harakat yo'nalishiga to'g'ri kelmaydi. Bu teoremani jismning tezlanishi va sekinlashishiga oid masalalarda qo‘llash qulay.

Potensial energiya

Kinetik energiya yoki harakat energiyasi bilan bir qatorda kontseptsiya fizikada muhim rol o'ynaydi potentsial energiya yoki jismlarning o'zaro ta'siri energiyasi.

Potensial energiya jismlarning nisbiy holati (masalan, jismning Yer yuzasiga nisbatan joylashuvi) bilan belgilanadi. Potensial energiya tushunchasi faqat ishi tananing traektoriyasiga bog'liq bo'lmagan va faqat boshlang'ich va yakuniy pozitsiyalar bilan belgilanadigan kuchlar uchun kiritilishi mumkin (deb ataladi). konservativ kuchlar). Bunday kuchlarning yopiq traektoriyada bajargan ishi nolga teng. Bu xususiyat tortishish va elastik kuchga ega. Bu kuchlar uchun biz potensial energiya tushunchasini kiritishimiz mumkin.

Yerning tortishish maydonidagi jismning potentsial energiyasi formula bo'yicha hisoblanadi:

Tananing potentsial energiyasining jismoniy ma'nosi: potentsial energiya tanani nol darajaga tushirganda tortishish tomonidan bajarilgan ishga teng ( h– tananing og'irlik markazidan nol darajagacha bo'lgan masofa). Agar tananing potentsial energiyasi bo'lsa, u holda bu jism balandlikdan yiqilib tushganda ishlashga qodir h nol darajaga. Gravitatsiya bilan bajarilgan ish tananing potentsial energiyasining o'zgarishiga teng bo'lib, qarama-qarshi belgi bilan olinadi:

Ko'pincha energiya muammolarida tanani ko'tarish (aylanish, teshikdan chiqish) ishini topish kerak. Bu barcha holatlarda tananing o'zi emas, balki faqat uning og'irlik markazining harakatini hisobga olish kerak.

Potensial energiya Ep nol darajani tanlashga, ya'ni OY o'qining kelib chiqishini tanlashga bog'liq. Har bir muammoda qulaylik uchun nol daraja tanlanadi. Jismoniy ma'noga ega bo'lgan narsa potentsial energiyaning o'zi emas, balki tananing bir pozitsiyadan ikkinchisiga o'tishi bilan uning o'zgarishi. Bu o'zgarish nol darajani tanlashdan mustaqil.

Cho'zilgan buloqning potentsial energiyasi formula bo'yicha hisoblanadi:

Qayerda: k- bahorning qattiqligi. Kengaytirilgan (yoki siqilgan) buloq unga biriktirilgan jismni harakatga keltirishi mumkin, ya'ni bu jismga kinetik energiya beradi. Binobarin, bunday buloq energiya zaxirasiga ega. Siqish yoki kuchlanish X tananing deformatsiyalanmagan holatidan hisoblanishi kerak.

Elastik deformatsiyalangan jismning potentsial energiyasi ma'lum holatdan nol deformatsiyali holatga o'tishda elastik kuchning bajargan ishiga teng. Agar dastlabki holatda bahor allaqachon deformatsiyalangan bo'lsa va uning cho'zilishi teng bo'lsa x 1, keyin cho'zilish bilan yangi holatga o'tishda x 2, elastik kuch qarama-qarshi belgi bilan olingan potentsial energiyaning o'zgarishiga teng ishni bajaradi (chunki elastik kuch har doim tananing deformatsiyasiga qarshi qaratilgan):

Elastik deformatsiya paytida potentsial energiya - bu tananing alohida qismlarini elastik kuchlar bilan bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilish energiyasi.

Ishqalanish kuchining ishi bosib o'tgan yo'lga bog'liq (ishi traektoriya va bosib o'tgan yo'lga bog'liq bo'lgan bunday turdagi kuch deyiladi: dissipativ kuchlar). Ishqalanish kuchi uchun potentsial energiya tushunchasini kiritish mumkin emas.

Samaradorlik

Samaradorlik omili (samaradorlik)- energiyani aylantirish yoki uzatishga nisbatan tizimning (qurilma, mashina) samaradorligining xarakteristikasi. U foydali foydalanilgan energiyaning tizim tomonidan qabul qilingan energiyaning umumiy miqdoriga nisbati bilan aniqlanadi (formula allaqachon yuqorida keltirilgan).

Samaradorlikni ish orqali ham, quvvat orqali ham hisoblash mumkin. Foydali va sarflangan ish (kuch) har doim oddiy mantiqiy fikrlash bilan belgilanadi.

Elektr dvigatellarida samaradorlik - bajarilgan (foydali) mexanik ishning manbadan olingan elektr energiyasiga nisbati. Issiqlik mashinalarida foydali mexanik ishlarning sarflangan issiqlik miqdoriga nisbati. Elektr transformatorlarida ikkilamchi o'rashda olingan elektromagnit energiyaning birlamchi o'rash tomonidan iste'mol qilinadigan energiyaga nisbati.

Samaradorlik tushunchasi o'zining umumiyligi tufayli yadro reaktorlari, elektr generatorlari va dvigatellari, issiqlik elektr stantsiyalari, yarim o'tkazgich qurilmalari, biologik ob'ektlar va boshqalar kabi turli xil tizimlarni yagona nuqtai nazardan solishtirish va baholash imkonini beradi.

Ishqalanish natijasida muqarrar energiya yo'qotishlari, atrofdagi jismlarning isishi va boshqalar tufayli. Samaradorlik har doim birlikdan kam. Shunga ko'ra, samaradorlik sarflangan energiya ulushlarida, ya'ni shaklda ifodalanadi to'g'ri kasr yoki foiz sifatida va o'lchovsiz kattalikdir. Samaradorlik mashina yoki mexanizmning qanchalik samarali ishlashini tavsiflaydi. Issiqlik samaradorligi elektr stantsiyalari 35-40% ga, super zaryadlovchi va oldindan sovutish bilan ishlaydigan ichki yonuv dvigatellari - 40-50%, dinamolar va yuqori quvvatli generatorlar - 95%, transformatorlar - 98% ga etadi.

Samaradorlikni topish kerak bo'lgan yoki ma'lum bo'lgan muammoni mantiqiy fikrlashdan boshlash kerak - qaysi ish foydali va qaysi biri behuda.

Mexanik energiyaning saqlanish qonuni

Umumiy mexanik energiya kinetik energiya (ya'ni harakat energiyasi) va potentsial (ya'ni, jismlarning tortishish va elastiklik kuchlari bilan o'zaro ta'sir qilish energiyasi) yig'indisi deyiladi:

Agar mexanik energiya boshqa shakllarga, masalan, ichki (issiqlik) energiyaga aylanmasa, u holda kinetik va potensial energiya yig'indisi o'zgarishsiz qoladi. Agar mexanik energiya issiqlik energiyasiga aylansa, u holda mexanik energiyaning o'zgarishi ishqalanish kuchining ishiga yoki energiya yo'qotishlariga yoki ajralib chiqadigan issiqlik miqdoriga teng bo'ladi va hokazo, boshqacha aytganda, umumiy mexanik energiyaning o'zgarishi teng bo'ladi. tashqi kuchlar ishiga:

Tarkibni tashkil etuvchi jismlarning kinetik va potentsial energiyasi yig'indisi yopiq tizim(ya'ni, ta'sir qiluvchi tashqi kuchlar bo'lmagan va ularning ishi mos ravishda nolga teng) va bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiluvchi tortishish va elastik kuchlar o'zgarishsiz qoladi:

Ushbu bayonot ifodalanadi mexanik jarayonlarda energiyaning saqlanish qonuni (LEC).. Bu Nyuton qonunlarining natijasidir. Mexanik energiyaning saqlanish qonuni yopiq sistemadagi jismlar bir-biri bilan elastiklik va tortishish kuchlari bilan oʻzaro taʼsirlashgandagina bajariladi. Energiyaning saqlanish qonuniga oid barcha masalalarda har doim jismlar tizimining kamida ikkita holati mavjud bo'ladi. Qonunda aytilishicha, birinchi holatning umumiy energiyasi ikkinchi holatning umumiy energiyasiga teng bo'ladi.

Energiyaning saqlanish qonuniga oid masalalarni yechish algoritmi:

1. Tananing dastlabki va oxirgi holati nuqtalarini toping.
2. Ushbu nuqtalarda tananing qanday yoki qanday energiya borligini yozing.
3. Tananing dastlabki va oxirgi energiyasini tenglashtiring.
4. Avvalgi fizika mavzularidan boshqa kerakli tenglamalarni qo'shing.
5. Hosil bo‘lgan tenglama yoki tenglamalar sistemasini matematik usullar yordamida yeching.

Shuni ta'kidlash kerakki, mexanik energiyaning saqlanish qonuni ikkita jismning koordinatalari va tezligi o'rtasidagi bog'lanishni olish imkonini berdi. turli nuqtalar barcha oraliq nuqtalarda tananing harakati qonunini tahlil qilmasdan traektoriyalar. Mexanik energiyaning saqlanish qonunini qo'llash ko'plab muammolarni hal qilishni sezilarli darajada soddalashtirishi mumkin.

Haqiqiy sharoitda harakatlanuvchi jismlarga deyarli har doim tortishish kuchlari, elastik kuchlar va boshqa kuchlar bilan birga ishqalanish kuchlari yoki atrof-muhitga qarshilik kuchlari ta'sir qiladi. Ishqalanish kuchi bajargan ish yo'lning uzunligiga bog'liq.

Yopiq tizimni tashkil etuvchi jismlar o'rtasida ishqalanish kuchlari ta'sir etsa, mexanik energiya saqlanmaydi. Mexanik energiyaning bir qismi jismlarning ichki energiyasiga aylanadi (isitish). Shunday qilib, energiya har qanday holatda ham saqlanib qoladi (ya'ni, faqat mexanik emas).

Har qanday jismoniy o'zaro ta'sirlar paytida energiya paydo bo'lmaydi va yo'qolmaydi. U faqat bir shakldan boshqasiga o'zgaradi. Bu eksperimental tarzda tasdiqlangan haqiqat tabiatning asosiy qonunini ifodalaydi -.

energiyaning saqlanish va aylanish qonuni

Energiyaning saqlanish va o'zgarishi qonunining oqibatlaridan biri bu "abadiy harakat mashinasi" (abadiy mobil) - energiya iste'mol qilmasdan cheksiz ishlay oladigan mashinani yaratishning mumkin emasligi haqidagi bayonotdir.

Ish uchun turli xil vazifalar

1. Agar muammo mexanik ish topishni talab qilsa, avval uni topish usulini tanlang: A = Ishni quyidagi formula yordamida topish mumkin: FS α ∙cos
2. . Tanlangan sanoq sistemasida ishni bajaradigan kuchni va shu kuch ta’sirida tananing siljish miqdorini toping. E'tibor bering, burchakni kuch va siljish vektorlari o'rtasida tanlash kerak.
3. Tashqi kuch tomonidan bajarilgan ishni yakuniy va dastlabki vaziyatlarda mexanik energiyaning farqi sifatida topish mumkin. Mexanik energiya tananing kinetik va potentsial energiyalari yig'indisiga teng. A = Jismni doimiy tezlikda ko'tarish uchun bajarilgan ishni quyidagi formula yordamida topish mumkin: mgh h, Qayerda - u ko'tariladigan balandlik.
4. tananing tortishish markazi A = Pt.
5. Ishni kuch va vaqt mahsuloti sifatida topish mumkin, ya'ni. formula bo'yicha:

Ishni kuchga nisbatan ko'chirish yoki kuchga nisbatan vaqt grafigi ostidagi rasmning maydoni sifatida topish mumkin.

Aylanma harakatning energiyaning saqlanish qonuni va dinamikasi

1. Ushbu mavzuning muammolari matematik jihatdan ancha murakkab, ammo agar siz yondashuvni bilsangiz, ularni butunlay standart algoritm yordamida hal qilish mumkin. Barcha masalalarda siz tananing vertikal tekislikda aylanishini hisobga olishingiz kerak bo'ladi. Yechim quyidagi harakatlar ketma-ketligiga to'g'ri keladi:
2. Sizni qiziqtirgan nuqtani aniqlashingiz kerak (tananing tezligini, ipning kuchlanish kuchini, vaznini va hokazolarni aniqlashingiz kerak bo'lgan nuqta).
3. Jismning aylanishini, ya'ni markazga tortish tezlanishini hisobga olib, shu nuqtada Nyutonning ikkinchi qonunini yozing.
4. Mexanik energiyaning saqlanish qonunini shunday yozingki, u juda qiziq nuqtada tananing tezligini, shuningdek, biror narsa ma'lum bo'lgan tananing holatining xususiyatlarini o'z ichiga oladi.
5. Shartga qarab, bir tenglamadan kvadrat tezlikni ifodalang va uni boshqasiga almashtiring.

Yakuniy natijaga erishish uchun qolgan zarur matematik amallarni bajaring.

• Muammolarni hal qilishda siz quyidagilarni yodda tutishingiz kerak: N yuqori nuqtada 0. Xuddi shu shart o'lik pastadirning yuqori nuqtasidan o'tganda bajariladi.
• Tayoq ustida aylanayotganda butun doiradan o'tish sharti: yuqori nuqtadagi minimal tezlik 0 ga teng.
• Jismni shar yuzasidan ajratish sharti shundaki, ajratish nuqtasida qo'llab-quvvatlovchi reaktsiya kuchi nolga teng.

Elastik to'qnashuvlar

Mexanik energiyaning saqlanish qonuni va impulsning saqlanish qonuni noma’lum hollarda mexanik masalalarning yechimini topishga imkon beradi. faol kuchlar. Ushbu turdagi muammolarga jismlarning ta'sir o'zaro ta'siri misol bo'ladi.

Ta'sir (yoki to'qnashuv) bo'yicha Jismlarning qisqa muddatli o'zaro ta'sirini chaqirish odatiy holdir, buning natijasida ularning tezligi sezilarli o'zgarishlarga uchraydi. Jismlarning to'qnashuvi paytida ular o'rtasida qisqa muddatli ta'sir kuchlari ta'sir qiladi, ularning kattaligi, qoida tariqasida, noma'lum. Shuning uchun Nyuton qonunlari yordamida ta'sir o'zaro ta'sirini bevosita ko'rib chiqish mumkin emas. Energiya va impulsning saqlanish qonunlarini qo'llash ko'p hollarda to'qnashuv jarayonining o'zini ko'rib chiqishdan chiqarib tashlash va bu miqdorlarning barcha oraliq qiymatlarini chetlab o'tib, to'qnashuvdan oldingi va keyingi jismlarning tezligi o'rtasidagi bog'liqlikni olish imkonini beradi.

Biz ko'pincha kundalik hayotda, texnologiyada va fizikada (ayniqsa atom fizikasida va fizikada) jismlarning o'zaro ta'siri bilan shug'ullanishimiz kerak. elementar zarralar). Mexanikada ko'pincha ta'sir o'zaro ta'sirining ikkita modeli qo'llaniladi - mutlaqo elastik va mutlaqo elastik ta'sirlar.

Mutlaqo noelastik ta'sir jismlar bir-biri bilan bog'lanib (bir-biriga yopishib) va bir jism sifatida uzoqroq harakatlanadigan bunday ta'sir o'zaro ta'siri deb ataladi.

To'liq elastik bo'lmagan to'qnashuvda mexanik energiya saqlanmaydi. U qisman yoki to'liq jismlarning ichki energiyasiga aylanadi (isitish). Har qanday ta'sirni tasvirlash uchun siz ajralib chiqadigan issiqlikni hisobga olgan holda impulsning saqlanish qonunini ham, mexanik energiyaning saqlanish qonunini ham yozishingiz kerak (avval rasm chizish tavsiya etiladi).

Mutlaqo elastik ta'sir

Mutlaqo elastik ta'sir jismlar sistemasining mexanik energiyasi saqlanadigan to'qnashuv deyiladi. Ko'p hollarda atomlar, molekulalar va elementar zarrachalarning to'qnashuvi mutlaqo elastik ta'sir qonunlariga bo'ysunadi. Mutlaq elastik ta'sir bilan impulsning saqlanish qonuni bilan bir qatorda mexanik energiyaning saqlanish qonuni ham qondiriladi. Oddiy misol Mukammal elastik to'qnashuv ikkita bilyard to'pining markaziy zarbasi bo'lishi mumkin, ulardan biri to'qnashuvdan oldin tinch holatda edi.

Markaziy zarba to'plar to'qnashuv deb ataladi, bunda to'plarning zarbadan oldin va keyin tezligi markazlar chizig'i bo'ylab yo'naltiriladi. Shunday qilib, mexanik energiya va impulsning saqlanish qonunlaridan foydalanib, to'qnashuvdan oldingi to'plarning tezligi ma'lum bo'lsa, to'qnashuvdan keyingi tezliklarini aniqlash mumkin. Markaziy ta'sir amalda juda kamdan-kam hollarda amalga oshiriladi, ayniqsa atomlar yoki molekulalarning to'qnashuvi haqida gap ketganda. Markaziy bo'lmagan elastik to'qnashuvda zarrachalarning (to'plarning) to'qnashuvdan oldingi va keyingi tezligi bir to'g'ri chiziqqa yo'naltirilmaydi.

Markazdan tashqari elastik ta'sirning alohida holati bir xil massadagi ikkita bilyard to'pining to'qnashuvi bo'lishi mumkin, ulardan biri to'qnashuvdan oldin harakatsiz edi, ikkinchisining tezligi esa to'plarning markazlari chizig'i bo'ylab yo'naltirilmagan. . Bunday holda, elastik to'qnashuvdan keyin to'plarning tezlik vektorlari doimo bir-biriga perpendikulyar yo'naltiriladi.

Saqlanish qonunlari. Murakkab vazifalar

Ko'p tanalar

Energiyani saqlash qonuni bo'yicha ba'zi muammolarda ma'lum ob'ektlar harakatlanadigan kabellar massaga ega bo'lishi mumkin (ya'ni, siz allaqachon o'rganib qolganingizdek, vaznsiz emas). Bunday holda, bunday kabellarni (ya'ni, ularning tortishish markazlarini) ko'chirish ishi ham hisobga olinishi kerak.

Agar vaznsiz tayoq bilan bog'langan ikkita jism vertikal tekislikda aylansa, u holda:

1. potentsial energiyani hisoblash uchun nol darajani tanlang, masalan, aylanish o'qi darajasida yoki og'irliklardan birining eng past nuqtasi darajasida va chizishni unutmang;
2. mexanik energiyaning saqlanish qonunini yozing, uning chap tomoniga boshlang'ich vaziyatdagi ikkala jismning kinetik va potentsial energiyasi yig'indisini, o'ng tomoniga esa kinetik va potentsial energiya yig'indisini yozamiz. yakuniy vaziyatda ikkala organ;
3. jismlarning burchak tezliklari bir xil ekanligini hisobga oling, u holda jismlarning chiziqli tezliklari aylanish radiuslariga proportsionaldir;
4. agar kerak bo'lsa, Nyutonning ikkinchi qonunini jismlarning har biri uchun alohida yozing.

Qobiq yorilib ketdi

Snaryad portlaganda portlovchi energiya ajralib chiqadi. Bu energiyani topish uchun snaryadning portlashdan oldingi mexanik energiyasini portlashdan keyingi bo'laklarning mexanik energiyalari yig'indisidan ayirish kerak. Kosinus teoremasi (vektor usuli) yoki tanlangan o'qlarga proyeksiyalar ko'rinishida yozilgan impulsning saqlanish qonunidan ham foydalanamiz.

Og'ir plastinka bilan to'qnashuvlar

Tezlik bilan harakatlanadigan og'ir plastinkani uchrataylik v, engil massa to'pi harakat qiladi m tezlikda u n. To'pning impulsi plastinka impulsidan ancha kichik bo'lganligi sababli, zarbadan keyin plastinka tezligi o'zgarmaydi va u bir xil tezlikda va bir xil yo'nalishda harakat qilishda davom etadi. Elastik ta'sir natijasida to'p plastinkadan uchib ketadi. Bu erda buni tushunish muhimdir to'pning plastinkaga nisbatan tezligi o'zgarmaydi. Bunday holda, to'pning yakuniy tezligi uchun biz quyidagilarni olamiz:

Shunday qilib, zarbadan keyin to'pning tezligi devor tezligidan ikki barobar ortadi. To'p va plastinka zarbadan oldin bir xil yo'nalishda harakatlangan bo'lsa, shunga o'xshash sabab to'pning tezligi devor tezligidan ikki baravar kamayishiga olib keladi:

Fizika va matematikada, boshqa narsalar qatorida, uchta muhim shartga rioya qilish kerak:

1. Ushbu saytdagi o'quv materiallarida berilgan barcha mavzularni o'rganing va barcha test va topshiriqlarni bajaring. Buning uchun sizga hech narsa kerak emas, ya'ni: har kuni uch-to'rt soatni fizika va matematika bo'yicha KTga tayyorgarlik ko'rish, nazariyani o'rganish va muammolarni hal qilish uchun ajrating. Gap shundaki, KT bu imtihon bo'lib, unda faqat fizika yoki matematikani bilishning o'zi kifoya qilmaydi, siz uni tez va xatosiz hal qila olishingiz kerak. katta raqam uchun vazifalar turli mavzular va har xil murakkablikda. Ikkinchisini faqat minglab muammolarni hal qilish orqali o'rganish mumkin.
2. Fizikadagi barcha formula va qonunlarni, matematikada formula va usullarni o‘rganing. Darhaqiqat, buni qilish ham juda oddiy, fizikada atigi 200 ga yaqin zarur formulalar mavjud, matematikada esa biroz kamroq. Ushbu fanlarning har birida muammolarni hal qilishning o'nga yaqin standart usullari mavjud asosiy daraja ham o'rganish mumkin bo'lgan qiyinchiliklar va shuning uchun to'liq avtomatik va qiyinchiliksiz hal qilinadi to'g'ri daqiqa DH ning ko'p qismi. Shundan so'ng siz faqat eng qiyin vazifalar haqida o'ylashingiz kerak bo'ladi.
3. Fizika va matematika bo'yicha takroriy test sinovlarining barcha uch bosqichida qatnashing. Ikkala variantni tanlash uchun har bir RTga ikki marta tashrif buyurish mumkin. Shunga qaramay, KT da, muammolarni tez va samarali hal qilish, formulalar va usullarni bilishdan tashqari, siz vaqtni to'g'ri rejalashtirish, kuchlarni taqsimlash va eng muhimi, javob shaklini to'g'ri to'ldirishingiz kerak. javoblar va muammolar sonini yoki o'z familiyangizni chalkashtirib yuborish. Shuningdek, RT davomida DTda tayyor bo'lmagan odam uchun juda g'ayrioddiy tuyulishi mumkin bo'lgan masalalarda savol berish uslubiga ko'nikish kerak.

Ushbu uchta nuqtani muvaffaqiyatli, tirishqoqlik va mas'uliyat bilan amalga oshirish sizga KTda eng yaxshi natijani ko'rsatishga imkon beradi.

Xato topdingizmi?

Agar siz xato topdim deb o'ylasangiz o'quv materiallari, keyin bu haqda elektron pochta orqali yozing. Shuningdek, siz xato haqida xabar berishingiz mumkin ijtimoiy tarmoq(). Maktubda mavzuni (fizika yoki matematika), mavzu yoki testning nomi yoki raqamini, masalaning raqamini yoki matndagi (sahifa) sizning fikringizcha, xato bo'lgan joyni ko'rsating. Shubhali xato nima ekanligini ham tasvirlab bering. Sizning maktubingiz e'tibordan chetda qolmaydi, xatolik yo tuzatiladi yoki sizga nima uchun xato emasligi tushuntiriladi.