Mehanički rad: što je to i kako se koristi?

Za karakterizaciju energetskih karakteristika gibanja uveden je koncept mehaničkog rada. I članak joj je posvećen u njezinim raznim manifestacijama. Razumijevanje teme u isto vrijeme i lako, i prilično komplicirano. Autor ju je iskreno pokušao učiniti razumljivijim i razumljivijim, a jedino se može nadati da je cilj postignut.

Što se zove mehanički rad?

Što se tako zove? Ako neka sila djeluje na tijelo, i kao rezultat djelovanja ovog tijela, onda se to naziva mehanički rad. Kada se približavamo sa stajališta znanstvene filozofije, ovdje se može izdvojiti nekoliko dodatnih aspekata, ali članak će pokriti temu s gledišta fizike. Mehanički rad nije težak ako dobro razmislite o ovdje napisanim riječima. Ali riječ "mehanički" se obično ne piše, a sve se svodi na riječ "posao". Ali nije svaki posao mehanički. Ovdje je čovjek koji sjedi i razmišlja. Radi li? Mentalno da! Ali je li to mehanički rad? Ne. A ako čovjek ode? Ako se tijelo kreće silom, onda je to mehanički rad. Jednostavno je. Drugim riječima, sila koja djeluje na tijelo obavlja (mehanički) rad. I još jedna stvar: radom se može karakterizirati rezultat djelovanja određene sile. Dakle, kad osoba ode, određene sile (trenje, gravitacija, itd.) Obavljaju mehanički rad na osobi, a kao rezultat njihovog djelovanja, osoba mijenja svoju točku pronalaska, drugim riječima, pokrete.

Rad kao fizička količina jednaka je sili koja djeluje na tijelo, pomnoženom putem koji je tijelo izvršilo pod utjecajem te sile iu smjeru koji ona pokazuje. Može se reći da je mehanički rad obavljen ako su istodobno zadovoljena 2 uvjeta: sila je djelovala na tijelo, a kretala se u smjeru njezina djelovanja. Ali to nije učinjeno ili nije učinjeno ako je sila djelovala, a tijelo nije promijenilo svoje mjesto u koordinatnom sustavu. Evo nekih malih primjera gdje mehanički rad nije obavljen:

1. Tako osoba može pasti na golemu stijenu kako bi ga premjestila, ali mu nedostaje snage. Sila djeluje na kamen, ali se ne pomiče, a posao se ne događa.
2. Tijelo se kreće u koordinatnom sustavu, a sila je nula ili su sve kompenzirane. To se može uočiti tijekom kretanja po inerciji.
3. Kada je smjer u kojem se tijelo kreće okomito na djelovanje sile. Kada se vlak kreće duž horizontalne linije, gravitacija ne obavlja svoj posao.

Ovisno o određenim uvjetima, mehanički rad je negativan i pozitivan. Dakle, ako su smjerovi i sile i pokreti tijela isti, onda postoji pozitivan rad. Primjer pozitivnog rada je učinak gravitacije na padajuću kapljicu vode. Ali ako su sila i smjer kretanja suprotni, tada se događa negativni mehanički rad. Primjer takve opcije je balon koji se diže prema gore i gravitacija, što negativno djeluje. Kada na tijelo utječe nekoliko sila, taj se rad naziva "radom rezultirajuće sile".

Značajke praktične primjene (kinetička energija)

Prelazak s teorije na praktični dio. Odvojeno, treba govoriti o mehaničkom radu i njegovoj upotrebi u fizici. Kao što se mnogi vjerojatno sjećaju, sva energija tijela podijeljena je na kinetičku i potencijalnu. Kada je objekt u ravnotežnom položaju i ne kreće se nigdje, njegova potencijalna energija jednaka je ukupnoj energiji, a kinetička energija jednaka je nuli. Kada pokret započne, potencijalne energije počinje se smanjivati, kinetika raste, ali ukupno su jednaki ukupnoj energiji objekta. za materijalna točka Kinetička energija se definira kao rad sile koja je ubrzala točku od nule do vrijednosti H, au formuli je kinetika tijela ½ * M * H, gdje je M masa. Da bismo saznali kinetičku energiju objekta koji se sastoji od mnogih čestica, potrebno je pronaći zbroj cijelog kinetička energija čestice, a to će biti kinetička energija tijela.

Značajke praktične primjene (potencijalna energija)

U slučaju kada su sve sile koje djeluju na tijelo konzervativne, a potencijalna energija jednaka ukupnom, tada se posao ne obavlja. Ovaj postulat je poznat kao zakon o očuvanju. mehanička energija. Mehanička energija u zatvorenom sustavu je konstantna u vremenskom intervalu. Zakon konzervacije široko se koristi za rješavanje problema iz klasične mehanike.

Značajke praktične primjene (termodinamika)

U termodinamici, rad koji plin radi tijekom ekspanzije izračunava se pomoću integrala tlaka po volumenu. Ovaj pristup je primjenjiv ne samo u slučajevima gdje postoji egzaktna funkcija volumena, već i na sve procese koji se mogu prikazati u ravnini tlak / volumen. Znanje o mehaničkom radu primjenjuje se ne samo na plinove, već i na sve što može vršiti pritisak.

Značajke praktične primjene u praksi (teorijska mehanika)

U teoretskoj mehanici, sva gore navedena svojstva i formule razmatraju se detaljnije, osobito, to su projekcije. Ona također daje svoju definiciju za različite formule mehaničkog rada (primjer definicije za Rimmer integrala): granica na koju suma svih sila elementarnih radova teži, kad finoća particije teži nuli, naziva se sila duž krivulje. Vjerojatno teško? Ali ništa, s teoretskom mehanikom sve. Da, i sav mehanički rad, fizika i druge poteškoće su gotove. Dalje će biti samo primjeri i zaključci.

Mehaničke jedinice mjere

Joule se koristi za mjerenje rada u SI, a CGS koristi erg:

1. 1 J = 1 kg · m² / s² = 1 N · m
2. 1 erg = 1 g · cm² / s² = 1 din · cm
3. 1 erg = 10 ⁻⁷ J

Primjeri mehaničkog rada

Da bi konačno riješili takav koncept kao mehanički rad, trebali biste proučiti nekoliko zasebnih primjera koji će vam omogućiti da razmislite o tome od mnogih, ali ne svih strana:

1. Kada osoba podigne kamen s rukama, mehanički rad se odvija uz pomoć mišićne snage ruku;
2. Kada vlak putuje uzduž tračnica, vuče ga vučna sila traktora (električna lokomotiva, dizel lokomotiva itd.);
3. Ako uzmete pištolj i ispalite ga, tada će zbog sile pritiska koji će stvarati praškasti plinovi raditi: metak se pomiče duž cijevi pištolja istovremeno s povećanjem brzine samog metka;
4. Mehanički rad je također kada sila trenja djeluje na tijelo, prisiljavajući ga da smanji brzinu njegovog kretanja;
5. Gornji primjer s kuglicama, kada se uzdižu u suprotnom smjeru u odnosu na smjer gravitacije, također je primjer mehaničkog rada, ali osim gravitacije, Arhimed također djeluje kad se sve što je lakše od zraka diže.

Što je moć?

Konačno, želim se dotaknuti teme moći. Djelovanje sile, koje se postiže u jednoj jedinici vremena, naziva se moć. U biti, moć je fizička veličina koja je prikaz odnosa posla prema određenom vremenskom razdoblju, tijekom kojeg je taj posao obavljen: M = P / B, gdje je M snaga, P je rad, B je vrijeme. Jedinica snage u SI označena je u 1 vatu. Watt je jednak snazi ​​koja čini rad u jednom džulu po sekundi: 1 W = 1 J1s.