Kufanya kazi ya mitambo. Fomula muhimu

Kila mwili unaofanya harakati unaweza kuwa na sifa ya kazi. Kwa maneno mengine, ni sifa ya hatua ya nguvu.

Kazi inafafanuliwa kama:
Bidhaa ya moduli ya nguvu na njia iliyosafirishwa na mwili, ikizidishwa na kosine ya pembe kati ya mwelekeo wa nguvu na harakati.

Kazi hupimwa kwa Joules:
1 [J] = = [kg* m2/s2]

Kwa mfano, mwili A, chini ya ushawishi wa nguvu ya 5 N, ulisafiri m 10. Kuamua kazi iliyofanywa na mwili.

Kwa kuwa mwelekeo wa harakati na hatua ya nguvu inafanana, pembe kati ya vector ya nguvu na vector ya uhamisho itakuwa sawa na 0 °. Fomula itarahisishwa kwa sababu kosine ya pembe ya 0° ni sawa na 1.

Kubadilisha vigezo vya awali kwenye fomula, tunapata:
A=15 J.

Hebu fikiria mfano mwingine: mwili wenye uzito wa kilo 2, ukisonga kwa kasi ya 6 m / s2, umesafiri m 10. Tambua kazi iliyofanywa na mwili ikiwa ilihamia juu pamoja na ndege iliyopangwa kwa pembe ya 60 °.

Kuanza, hebu tuhesabu ni kiasi gani cha nguvu kinahitajika kutumika ili kuongeza kasi ya 6 m / s2 kwa mwili.

F = kilo 2 * 6 m/s2 = 12 H.
Chini ya ushawishi wa nguvu ya 12N, mwili ulihamia mita 10. Kazi inaweza kuhesabiwa kwa kutumia formula inayojulikana tayari:

Ambapo, a ni sawa na 30 °. Kubadilisha data ya awali kwenye fomula tunayopata:
A= 103.2 J.

Nguvu

Mashine nyingi na mifumo hufanya kazi sawa katika vipindi tofauti vya wakati. Ili kuwalinganisha, dhana ya nguvu imeanzishwa.
Nguvu ni kiasi kinachoonyesha kiasi cha kazi iliyofanywa kwa kitengo cha muda.

Nguvu hupimwa kwa Watts, baada ya mhandisi wa Uskoti James Watt.
1 [Wati] = 1 [J/s].

Kwa mfano, crane kubwa iliinua mzigo wenye uzito wa tani 10 hadi urefu wa 30 m kwa dakika 1. Crane ndogo iliinua tani 2 za matofali hadi urefu sawa katika dakika 1. Linganisha uwezo wa crane.
Hebu tufafanue kazi iliyofanywa na cranes. Mzigo huongezeka 30m, huku ukishinda nguvu ya mvuto, hivyo nguvu inayotumiwa juu ya kuinua mzigo itakuwa sawa na nguvu ya mwingiliano kati ya Dunia na mzigo (F = m * g). Na kazi ni zao la nguvu kwa umbali unaosafirishwa na mizigo, yaani, kwa urefu.

Kwa crane kubwa A1 = 10,000 kg * 30 m * 10 m/s2 = 3,000,000 J, na kwa crane ndogo A2 = 2,000 kg * 30 m * 10 m/s2 = 600,000 J.
Nguvu inaweza kuhesabiwa kwa kugawanya kazi kwa wakati. Korongo zote mbili ziliinua mzigo kwa dakika 1 (sekunde 60).

Kutoka hapa:
N1 = 3,000,000 J/60 s = 50,000 W = 50 kW.
N2 = 600,000 J/ 60 s = 10,000 W = 10 kW.
Kutoka kwa data hapo juu inaonekana wazi kwamba crane ya kwanza ina nguvu mara 5 zaidi kuliko ya pili.

Kazi ya mitambo. Vitengo vya kazi.

Katika maisha ya kila siku, tunaelewa kila kitu kwa dhana ya "kazi".

Katika fizikia, dhana Kazi tofauti kwa kiasi fulani. Ni kiasi fulani cha kimwili, ambacho kinamaanisha kuwa kinaweza kupimwa. Katika fizikia inasomwa kimsingi kazi ya mitambo .

Hebu tuangalie mifano ya kazi ya mitambo.

Treni husogea chini ya nguvu ya mvuto ya treni ya umeme, na kazi ya mitambo inafanywa. Wakati bunduki inapopigwa, nguvu ya shinikizo la gesi ya unga hufanya kazi - inasonga risasi kando ya pipa, na kasi ya risasi huongezeka.

Kutoka kwa mifano hii ni wazi kwamba kazi ya mitambo inafanywa wakati mwili unapoenda chini ya ushawishi wa nguvu. Kazi ya mitambo hutokea pia katika kesi wakati nguvu inayofanya mwili (kwa mfano, nguvu ya msuguano) inapunguza kasi ya harakati zake.

Tunataka kusonga baraza la mawaziri, tunasisitiza kwa bidii juu yake, lakini ikiwa haisogei, basi hatufanyi kazi ya mitambo. Mtu anaweza kufikiria kesi wakati mwili unasonga bila ushiriki wa nguvu (kwa inertia); katika kesi hii, kazi ya mitambo pia haifanyiki.

Kwa hiyo, kazi ya mitambo inafanywa tu wakati nguvu inafanya kazi kwenye mwili na inakwenda .

Si vigumu kuelewa kwamba nguvu zaidi hufanya juu ya mwili na kwa muda mrefu njia ambayo mwili husafiri chini ya ushawishi wa nguvu hii, kazi kubwa zaidi inafanyika.

Kazi ya mitambo inalingana moja kwa moja na nguvu inayotumika na inalingana moja kwa moja na umbali uliosafiri .

Kwa hivyo, tulikubali kupima kazi ya mitambo kwa bidhaa ya nguvu na njia iliyosafirishwa kwa mwelekeo huu wa nguvu hii:

kazi = nguvu × njia

Wapi A- Kazi, F- nguvu na s- umbali uliosafiri.

Kitengo cha kazi kinachukuliwa kuwa kazi iliyofanywa na nguvu ya 1N juu ya njia ya 1 m.

Sehemu ya kazi - joule (J ) jina lake baada ya mwanasayansi wa Kiingereza Joule. Hivyo,

1 J = 1N m.

Pia kutumika kilojuli (kJ) .

1 kJ = 1000 J.

Mfumo A = Fs inatumika wakati nguvu F mara kwa mara na sanjari na mwelekeo wa harakati ya mwili.

Ikiwa mwelekeo wa nguvu unafanana na mwelekeo wa mwendo wa mwili, basi nguvu hii inafanya kazi nzuri.

Ikiwa mwili unakwenda kinyume na mwelekeo wa nguvu inayotumiwa, kwa mfano, nguvu ya kupiga sliding, basi nguvu hii inafanya kazi mbaya.

Ikiwa mwelekeo wa nguvu inayofanya kazi kwenye mwili ni sawa na mwelekeo wa harakati, basi nguvu hii haifanyi kazi, kazi ni sifuri:

Katika siku zijazo, tukizungumza juu ya kazi ya mitambo, tutaiita kwa ufupi kwa neno moja - kazi.

Mfano. Kuhesabu kazi iliyofanywa wakati wa kuinua slab ya granite kwa kiasi cha 0.5 m3 hadi urefu wa m 20. Uzito wa granite ni 2500 kg / m3.

Imetolewa:

ρ = 2500 kg/m 3

Suluhisho:

ambapo F ndio nguvu ambayo lazima itumike ili kuinua slab juu sawasawa. Nguvu hii ni sawa katika moduli kwa nguvu Fstrand inayofanya kazi kwenye slab, yaani F = Fstrand. Na nguvu ya mvuto inaweza kuamua na wingi wa slab: Fweight = gm. Hebu tuhesabu wingi wa slab, tukijua kiasi chake na wiani wa granite: m = ρV; s = h, i.e. njia ni sawa na urefu wa kuinua.

Kwa hiyo, m = 2500 kg / m3 · 0.5 m3 = 1250 kg.

F = 9.8 N/kg · 1250 kg ≈ 12,250 N.

A = 12,250 N · 20 m = 245,000 J = 245 kJ.

Jibu: A =245 kJ.

Levers.Nguvu.Nishati

Ili kufanya kazi sawa, injini tofauti zinahitaji wakati tofauti. Kwa mfano, kreni kwenye tovuti ya ujenzi huiinua kwa dakika chache sakafu ya juu majengo ni mamia ya matofali. Ikiwa matofali haya yangesogezwa na mfanyakazi, ingemchukua saa kadhaa kufanya hivi. Mfano mwingine. Farasi anaweza kulima hekta moja ya ardhi kwa masaa 10-12, wakati trekta yenye jembe la sehemu nyingi ( sehemu ya plau- sehemu ya jembe ambayo hukata safu ya ardhi kutoka chini na kuihamisha kwenye dampo; sehemu nyingi za plau - majembe mengi), kazi hii itakamilika kwa dakika 40-50.

Ni wazi kwamba crane hufanya kazi sawa kwa kasi zaidi kuliko mfanyakazi, na trekta hufanya kazi sawa kwa kasi zaidi kuliko farasi. Kasi ya kazi inaonyeshwa na idadi maalum inayoitwa nguvu.

Nguvu ni sawa na uwiano wa kazi kwa wakati ambao ulifanyika.

Ili kuhesabu nguvu, unahitaji kugawanya kazi kwa wakati ambao kazi hii ilifanyika. nguvu = kazi/wakati.

Wapi N- nguvu, A- Kazi, t- muda wa kazi kukamilika.

Nguvu ni idadi ya mara kwa mara wakati kazi sawa inafanywa kila sekunde; katika hali nyingine uwiano Katika huamua nguvu ya wastani:

N wastani = Katika . Sehemu ya nguvu inachukuliwa kuwa nguvu ambayo J ya kazi inafanywa katika 1 s.

Kitengo hiki kinaitwa watt ( W) kwa heshima ya mwanasayansi mwingine Mwingereza, Watt.

1 wati = joule 1/sekunde 1, au 1 W = 1 J/s.

Watt (joule kwa sekunde) - W (1 J / s).

Vitengo vikubwa vya nguvu vinatumika sana katika teknolojia - kilowati (kW), megawati (MW) .

1 MW = 1,000,000 W

1 kW = 1000 W

1 mW = 0.001 W

1 W = 0.000001 MW

1 W = 0.001 kW

1 W = 1000 mW

Mfano. Tafuta nguvu ya mtiririko wa maji unaopita kwenye bwawa ikiwa urefu wa maporomoko ya maji ni 25 m na kiwango cha mtiririko wake ni 120 m3 kwa dakika.

Imetolewa:

ρ = 1000 kg/m3

Suluhisho:

Wingi wa maji yanayoanguka: m = ρV,

m = 1000 kg/m3 120 m3 = 120,000 kg (12 104 kg).

Mvuto hufanya juu ya maji:

F = 9.8 m/s2 kilo 120,000 ≈ 1,200,000 N (12 105 N)

Kazi inayofanywa kwa mtiririko kwa dakika:

A - 1,200,000 N · 25 m = 30,000,000 J (3 · 107 J).

Nguvu ya mtiririko: N = A/t,

N = 30,000,000 J / 60 s = 500,000 W = 0.5 MW.

Jibu: N = 0.5 MW.

Injini mbalimbali zina nguvu kuanzia mia na kumi ya kilowati (injini ya wembe ya umeme, cherehani) hadi mamia ya maelfu ya kilowati (maji na turbine za mvuke).

Jedwali 5.

Nguvu ya baadhi ya injini, kW.

Kila injini ina sahani (pasipoti ya injini), ambayo inaonyesha habari fulani kuhusu injini, ikiwa ni pamoja na nguvu zake.

Nguvu ya binadamu katika hali ya kawaida kazi kwa wastani ni 70-80 W. Wakati wa kuruka au kukimbia juu ya ngazi, mtu anaweza kukuza nguvu hadi 730 W, na katika hali zingine hata zaidi.

Kutoka kwa formula N = A/t inafuata hiyo

Ili kuhesabu kazi, ni muhimu kuzidisha nguvu kwa wakati ambapo kazi hii ilifanyika.

Mfano. Injini ya shabiki wa chumba ina nguvu ya watts 35. Anafanya kazi ngapi kwa dakika 10?

Hebu tuandike masharti ya tatizo na kutatua.

Imetolewa:

Suluhisho:

A = 35 W * 600s = 21,000 W * s = 21,000 J = 21 kJ.

Jibu A= 21 kJ.

Mifumo rahisi.

Tangu nyakati za zamani, mwanadamu ametumia vifaa mbalimbali kufanya kazi ya mitambo.

Kila mtu anajua kwamba kitu kizito (jiwe, baraza la mawaziri, chombo cha mashine), ambacho hawezi kuhamishwa kwa mkono, kinaweza kuhamishwa kwa msaada wa fimbo ndefu ya kutosha - lever.

Kwa sasa inaaminika kuwa kwa msaada wa levers miaka elfu tatu iliyopita wakati wa ujenzi wa piramidi katika Misri ya Kale kusonga na kuinua mawe mazito kwa urefu mkubwa.

Mara nyingi, badala ya kuinua mzigo mzito kwa urefu fulani, inaweza kuviringishwa au kuvutwa kwa urefu sawa. ndege inayoelekea au kuinua na vitalu.

Vifaa vinavyotumiwa kubadilisha nguvu vinaitwa taratibu .

Njia rahisi ni pamoja na: levers na aina zake - kizuizi, lango; ndege inayoelekea na aina zake - kabari, screw. Katika hali nyingi taratibu rahisi kutumika kupata nguvu, yaani, kuongeza nguvu ya kutenda juu ya mwili mara kadhaa.

Taratibu rahisi zinapatikana katika kaya na mashine zote ngumu za viwandani na kiwandani ambazo hukata, kukunja na kukanyaga karatasi kubwa chuma au chora nyuzi nzuri zaidi ambazo vitambaa hufanywa. Mifumo hiyo hiyo inaweza kupatikana katika mashine za kisasa ngumu za kiotomatiki, mashine za uchapishaji na kuhesabu.

Mkono wa lever. Usawa wa nguvu kwenye lever.

Hebu fikiria utaratibu rahisi na wa kawaida - lever.

Lever ni imara, ambayo inaweza kuzunguka msaada uliowekwa.

Picha zinaonyesha jinsi mfanyakazi anavyotumia nguzo kama kiwiko cha kuinua mzigo. Katika kesi ya kwanza, mfanyakazi kwa nguvu F bonyeza mwisho wa mtaro B, kwa pili - huwafufua mwisho B.

Mfanyakazi anahitaji kushinda uzito wa mzigo P- nguvu iliyoelekezwa kwa wima kwenda chini. Ili kufanya hivyo, anageuza kipara kuzunguka mhimili unaopita kwenye pekee bila mwendo hatua ya kuvunja ni hatua ya msaada wake KUHUSU. Nguvu F ambayo mfanyakazi hufanya juu ya lever ni chini ya nguvu P, hivyo mfanyakazi hupokea kupata nguvu. Kutumia lever, unaweza kuinua mzigo mzito ambao hauwezi kuinua peke yako.

Takwimu inaonyesha lever ambayo mhimili wa mzunguko ni KUHUSU(fulcrum) iko kati ya pointi za matumizi ya nguvu A Na KATIKA. Picha nyingine inaonyesha mchoro wa lever hii. Nguvu zote mbili F 1 na F 2 kaimu kwenye lever huelekezwa kwa mwelekeo mmoja.

Umbali mfupi zaidi kati ya fulcrum na mstari wa moja kwa moja ambao nguvu hufanya juu ya lever inaitwa mkono wa nguvu.

Ili kupata mkono wa nguvu, unahitaji kupunguza perpendicular kutoka kwenye fulcrum hadi mstari wa hatua ya nguvu.

Urefu wa perpendicular hii itakuwa mkono wa nguvu hii. Takwimu inaonyesha hivyo OA- nguvu ya bega F 1; OB- nguvu ya bega F 2. Vikosi vinavyofanya kazi kwenye lever vinaweza kuzunguka karibu na mhimili wake kwa njia mbili: saa au kinyume. Ndiyo, nguvu F 1 huzungusha lever kwa mwendo wa saa, na nguvu F 2 huizungusha kinyume cha saa.

Hali ambayo lever iko katika usawa chini ya ushawishi wa nguvu zinazotumiwa kwa hiyo inaweza kuanzishwa kwa majaribio. Ni lazima ikumbukwe kwamba matokeo ya hatua ya nguvu inategemea si tu juu ya thamani yake ya namba (modulus), lakini pia juu ya hatua ambayo inatumiwa kwa mwili, au jinsi inavyoelekezwa.

Uzito mbalimbali umesimamishwa kutoka kwenye lever (tazama takwimu) pande zote mbili za fulcrum ili kila wakati lever inabaki katika usawa. Vikosi vinavyofanya kazi kwenye lever ni sawa na uzito wa mizigo hii. Kwa kila kesi, moduli za nguvu na mabega yao hupimwa. Kutokana na tajriba iliyoonyeshwa katika Mchoro 154, ni wazi kwamba nguvu 2 N kusawazisha nguvu 4 N. Katika kesi hii, kama inavyoonekana kutoka kwa takwimu, bega la nguvu ndogo ni mara 2 zaidi kuliko bega la nguvu kubwa.

Kulingana na majaribio hayo, hali (sheria) ya usawa wa lever ilianzishwa.

Lever iko katika usawa wakati nguvu zinazoifanya zinalingana kinyume na mikono ya vikosi hivi.

Sheria hii inaweza kuandikwa kama fomula:

F 1/F 2 = l 2/ l 1 ,

Wapi F 1Na F 2 - nguvu zinazofanya kazi kwenye lever, l 1Na l 2 , - mabega ya nguvu hizi (angalia takwimu).

Utawala wa usawa wa lever ulianzishwa na Archimedes karibu 287 - 212. BC e. (lakini katika aya ya mwisho ilisemekana kwamba levers zilitumiwa na Wamisri? Au hapa jukumu muhimu inacheza kwenye neno "imesakinishwa"?)

Kutoka kwa sheria hii inafuata kwamba nguvu ndogo inaweza kutumika kusawazisha nguvu kubwa kwa kutumia lever. Acha mkono mmoja wa lever uwe mkubwa mara 3 kuliko mwingine (tazama takwimu). Kisha, kwa kutumia nguvu ya, kwa mfano, 400 N kwa uhakika B, unaweza kuinua jiwe lenye uzito wa 1200 N. Ili kuinua mzigo mkubwa zaidi, unahitaji kuongeza urefu wa mkono wa lever ambayo mfanyakazi hufanya.

Mfano. Kutumia lever, mfanyakazi huinua slab yenye uzito wa kilo 240 (ona Mchoro 149). Ni nguvu gani anayotumia kwa mkono mkubwa wa lever ya 2.4 m ikiwa mkono mdogo ni 0.6 m?

Hebu tuandike masharti ya tatizo na kutatua.

Imetolewa:

Suluhisho:

Kwa mujibu wa utawala wa usawa wa lever, F1 / F2 = l2 / l1, wapi F1 = F2 l2 / l1, ambapo F2 = P ni uzito wa jiwe. Uzito wa jiwe asd = gm, F = 9.8 N 240 kg ≈ 2400 N

Kisha, F1 = 2400 N · 0.6/2.4 = 600 N.

Jibu: F1 = 600 N.

Katika mfano wetu, mfanyakazi hushinda nguvu ya 2400 N, akitumia nguvu ya 600 N kwa lever. Lakini katika kesi hii, mkono ambao mfanyakazi hufanya ni mara 4 zaidi kuliko moja ambayo uzito wa jiwe hufanya. ( l 1 : l 2 = 2.4 m: 0.6 m = 4).

Kwa kutumia kanuni ya kujiinua, nguvu ndogo inaweza kusawazisha nguvu kubwa. Katika kesi hiyo, bega ya nguvu ndogo inapaswa kuwa ndefu kuliko bega ya nguvu kubwa.

Muda wa nguvu.

Tayari unajua sheria ya usawa wa lever:

F 1 / F 2 = l 2 / l 1 ,

Kutumia mali ya uwiano (bidhaa ya washiriki wake waliokithiri ni sawa na bidhaa ya washiriki wake wa kati), tunaiandika kwa fomu hii:

F 1l 1 = F 2 l 2 .

Upande wa kushoto wa usawa ni bidhaa ya nguvu F 1 kwenye bega lake l 1, na upande wa kulia - bidhaa ya nguvu F 2 kwenye bega lake l 2 .

Bidhaa ya moduli ya nguvu inayozunguka mwili na bega yake inaitwa wakati wa nguvu; imeteuliwa kwa herufi M. Hii ina maana

Lever iko katika usawa chini ya utendakazi wa nguvu mbili ikiwa muda wa nguvu kuizungusha saa ni sawa na wakati wa nguvu inayoizungusha kinyume cha saa.

Sheria hii inaitwa kanuni ya muda , inaweza kuandikwa kama fomula:

M1 = M2

Hakika, katika jaribio tulilozingatia (§ 56), nguvu za kaimu zilikuwa sawa na 2 N na 4 N, mabega yao kwa mtiririko huo yalifikia shinikizo la 4 na 2 la lever, i.e. wakati wa nguvu hizi ni sawa wakati lever iko katika usawa. .

Wakati wa nguvu, kama wingi wowote wa kimwili, unaweza kupimwa. Kitengo cha wakati wa nguvu kinachukuliwa kuwa wakati wa nguvu wa 1 N, mkono ambao ni 1 m.

Kitengo hiki kinaitwa mita ya newton (N m).

Wakati wa nguvu ni sifa ya kitendo cha nguvu, na inaonyesha kuwa inategemea wakati huo huo moduli ya nguvu na nguvu yake. Hakika, tayari tunajua, kwa mfano, kwamba hatua ya nguvu kwenye mlango inategemea wote juu ya ukubwa wa nguvu na mahali ambapo nguvu hutumiwa. Rahisi zaidi ni kugeuza mlango, mbali zaidi kutoka kwa mhimili wa mzunguko nguvu inayofanya juu yake inatumiwa. Ni bora kufuta nati kwa muda mrefu wrench kuliko mfupi. Rahisi zaidi ni kuinua ndoo kutoka kwenye kisima, kwa muda mrefu kushughulikia lango, nk.

Levers katika teknolojia, maisha ya kila siku na asili.

Kanuni ya uboreshaji (au kanuni ya muda) ni msingi wa utekelezaji wa aina mbalimbali za zana na vifaa vinavyotumiwa katika teknolojia na maisha ya kila siku ambapo faida ya nguvu au usafiri inahitajika.

Tunapata nguvu tunapofanya kazi na mkasi. Mikasi - hii ni lever(mtini), mhimili wa mzunguko ambao hutokea kwa njia ya screw inayounganisha nusu zote za mkasi. Nguvu ya kutenda F 1 ni nguvu ya misuli ya mkono wa mtu anayeshika mkasi. Kukabiliana na nguvu F 2 ni nguvu ya upinzani ya nyenzo inayokatwa na mkasi. Kulingana na madhumuni ya mkasi, muundo wao unatofautiana. Mikasi ya ofisi, iliyoundwa kwa ajili ya kukata karatasi, ina blades ndefu na vipini ambavyo ni karibu urefu sawa. Hakuna kukata karatasi inahitajika nguvu kubwa, na kwa blade ndefu ni rahisi zaidi kukata kwa mstari wa moja kwa moja. Kukata mkasi karatasi ya chuma(Mchoro) kuwa na vipini vya muda mrefu zaidi kuliko vile, kwa kuwa nguvu ya upinzani ya chuma ni kubwa na kusawazisha, mkono wa nguvu ya kaimu unapaswa kuongezeka kwa kiasi kikubwa. Tofauti kati ya urefu wa vipini na umbali wa sehemu ya kukata na mhimili wa mzunguko ni kubwa zaidi wakataji waya(Kielelezo), iliyoundwa kwa kukata waya.

Levers aina mbalimbali inapatikana kwenye magari mengi. Kipini cha cherehani, kanyagio au breki ya mkono ya baiskeli, kanyagio za gari na trekta, na funguo za piano zote ni mifano ya levers zinazotumiwa katika mashine na zana hizi.

Mifano ya matumizi ya levers ni vipini vya maovu na kazi za kazi, lever mashine ya kuchimba visima na kadhalika.

Hatua ya mizani ya lever inategemea kanuni ya lever (Mchoro.). Mizani ya mafunzo iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 48 (uk. 42) hufanya kama lever ya mkono sawa . KATIKA mizani ya desimali Bega ambayo kikombe kilicho na uzito kinasimamishwa ni mara 10 zaidi kuliko bega iliyobeba mzigo. Hii hurahisisha uzani wa mizigo mikubwa. Wakati wa kupima mzigo kwa kiwango cha desimali, unapaswa kuzidisha misa ya uzani kwa 10.

Kifaa cha mizani ya kupima uzito wa magari ya mizigo ya magari pia inategemea utawala wa kujiinua.

Levers pia hupatikana ndani sehemu mbalimbali miili ya wanyama na wanadamu. Hizi ni, kwa mfano, mikono, miguu, taya. Levers nyingi zinaweza kupatikana katika mwili wa wadudu (kwa kusoma kitabu kuhusu wadudu na muundo wa miili yao), ndege, na katika muundo wa mimea.

Utumiaji wa sheria ya usawa wa lever kwenye kizuizi.

Zuia Ni gurudumu lenye groove, lililowekwa kwenye kishikilia. Kamba, kebo au mnyororo hupitishwa kupitia groove ya kuzuia.

Kizuizi kisichobadilika Hii inaitwa block ambayo mhimili wake umewekwa na hauinuki au kuanguka wakati wa kuinua mizigo (Mchoro.).

Kizuizi kilichowekwa kinaweza kuzingatiwa kama lever yenye silaha sawa, ambayo mikono ya vikosi ni sawa na radius ya gurudumu (Mchoro): OA = OB = r. Kizuizi kama hicho haitoi faida kwa nguvu. ( F 1 = F 2), lakini hukuruhusu kubadilisha mwelekeo wa nguvu. Kizuizi kinachoweza kusogezwa - hii ni block. mhimili ambao huinuka na kuanguka pamoja na mzigo (Mchoro.). Takwimu inaonyesha lever inayolingana: KUHUSU- sehemu ya fulcrum ya lever, OA- nguvu ya bega R Na OB- nguvu ya bega F. Tangu bega OB Mara 2 kwa bega OA, kisha nguvu F Mara 2 chini ya nguvu R:

F = P/2 .

Hivyo, block inayohamishika inatoa ongezeko la mara 2 la nguvu .

Hii inaweza kuthibitishwa kwa kutumia dhana ya wakati wa nguvu. Wakati kizuizi kiko katika usawa, wakati wa nguvu F Na R sawa kwa kila mmoja. Lakini bega la nguvu F Mara 2 ya kujiinua R, na, kwa hiyo, nguvu yenyewe F Mara 2 chini ya nguvu R.

Kawaida katika mazoezi mchanganyiko wa block fasta na moja inayohamishika hutumiwa (Mchoro.). Block fasta hutumiwa kwa urahisi tu. Haitoi faida kwa nguvu, lakini inabadilisha mwelekeo wa nguvu. Kwa mfano, inakuwezesha kuinua mzigo wakati umesimama chini. Hii inakuja kwa watu wengi au wafanyikazi. Walakini, inatoa faida kwa nguvu mara 2 zaidi kuliko kawaida!

Usawa wa kazi wakati wa kutumia taratibu rahisi. "Utawala wa dhahabu" wa mechanics.

Njia rahisi ambazo tumezingatia hutumiwa kufanya kazi katika kesi ambapo ni muhimu kusawazisha nguvu nyingine kupitia hatua ya nguvu moja.

Kwa kawaida, swali linatokea: wakati wa kutoa faida kwa nguvu au njia, je, taratibu rahisi hazipei faida katika kazi? Jibu la swali hili linaweza kupatikana kutoka kwa uzoefu.

Kwa kusawazisha nguvu mbili tofauti za ukubwa kwenye lever F 1 na F 2 (fig), weka kiwiko kwenye mwendo. Inatokea kwamba wakati huo huo hatua ya matumizi ya nguvu ndogo F 2 huenda zaidi s 2, na hatua ya matumizi ya nguvu kubwa zaidi F 1 - njia fupi s 1. Baada ya kupima njia hizi na moduli za nguvu, tunaona kwamba njia zinazopitiwa na pointi za matumizi ya nguvu kwenye lever ni kinyume na nguvu:

s 1 / s 2 = F 2 / F 1.

Kwa hivyo, kutenda kwa mkono mrefu wa lever, tunapata nguvu, lakini wakati huo huo tunapoteza kwa kiasi sawa njiani.

Bidhaa ya nguvu F njiani s kazi ipo. Majaribio yetu yanaonyesha kuwa kazi iliyofanywa na nguvu inayotumika kwa lever ni sawa kwa kila mmoja:

F 1 s 1 = F 2 s 2, yaani. A 1 = A 2.

Kwa hiyo, Unapotumia nguvu, hautaweza kushinda kazini.

Kwa kutumia nguvu, tunaweza kupata nguvu au umbali. Kwa kutumia nguvu kwa mkono mfupi wa lever, tunapata kwa umbali, lakini tunapoteza kwa kiasi sawa kwa nguvu.

Kuna hekaya kwamba Archimedes, alifurahishwa na ugunduzi wa utawala wa nguvu, alisema hivi: "Nipe fulcrum na nitageuza Dunia!"

Bila shaka, Archimedes hakuweza kukabiliana na kazi hiyo hata kama alikuwa amepewa fulcrum (ambayo inapaswa kuwa nje ya Dunia) na lever ya urefu uliohitajika.

Ili kuinua dunia kwa sentimita 1 tu, mkono mrefu wa lever utalazimika kuelezea safu ya urefu mkubwa. Itachukua mamilioni ya miaka kusonga mwisho mrefu wa lever kwenye njia hii, kwa mfano, kwa kasi ya 1 m / s!

Kizuizi cha stationary haitoi faida yoyote katika kazi, ambayo ni rahisi kuthibitisha kwa majaribio (tazama takwimu). Njia, pointi zinazoweza kupitika matumizi ya nguvu F Na F, ni sawa, nguvu ni sawa, ambayo ina maana kazi ni sawa.

Unaweza kupima na kulinganisha kazi iliyofanywa kwa usaidizi wa kuzuia kusonga. Ili kuinua mzigo kwa urefu wa h kwa kutumia kizuizi kinachoweza kusongeshwa, ni muhimu kusonga mwisho wa kamba ambayo dynamometer imeunganishwa, kama uzoefu unavyoonyesha (Mchoro.), hadi urefu wa 2h.

Hivyo, kupata faida mara 2 kwa nguvu, wanapoteza mara 2 njiani, kwa hivyo, kizuizi kinachoweza kusongeshwa haitoi faida katika kazi.

Mazoezi ya karne nyingi yameonyesha hivyo Hakuna mifumo inayotoa faida katika utendaji. Wanatumia mifumo mbalimbali ili kushinda kwa nguvu au kwa kusafiri, kulingana na hali ya kazi.

Tayari wanasayansi wa zamani walijua sheria inayotumika kwa mifumo yote: haijalishi ni mara ngapi tunashinda kwa nguvu, idadi sawa ya mara tunapoteza kwa umbali. Sheria hii imeitwa "kanuni ya dhahabu" ya mechanics.

Ufanisi wa utaratibu.

Wakati wa kuzingatia muundo na hatua ya lever, hatukuzingatia msuguano, pamoja na uzito wa lever. katika haya hali bora kazi iliyofanywa na nguvu iliyotumika (tutaiita kazi hii kamili), ni sawa na muhimu kazi juu ya kuinua mizigo au kushinda upinzani wowote.

Katika mazoezi, jumla ya kazi iliyofanywa kwa msaada wa utaratibu daima ni kubwa zaidi kazi muhimu.

Sehemu ya kazi inafanywa dhidi ya nguvu ya msuguano katika utaratibu na kwa kusonga sehemu za mtu binafsi. Kwa hivyo, unapotumia kizuizi kinachoweza kusongeshwa, lazima ufanye kazi zaidi ya kuinua kizuizi yenyewe, kamba na kuamua nguvu ya msuguano kwenye mhimili wa block.

Njia yoyote tunayochukua, kazi muhimu iliyofanywa kwa msaada wake daima ni sehemu tu kazi kamili. Hii inamaanisha, kuashiria kazi muhimu kwa barua Ap, jumla (iliyotumiwa) na herufi Az, tunaweza kuandika:

Juu< Аз или Ап / Аз < 1.

Uwiano wa kazi muhimu kwa kazi ya jumla inaitwa ufanisi wa utaratibu.

Sababu ya ufanisi imefupishwa kama ufanisi.

Ufanisi = Ap / Az.

Ufanisi kawaida huonyeshwa kama asilimia na huonyeshwa kwa herufi ya Kigiriki η, inayosomwa kama "eta":

η = Ap / Az · 100%.

Mfano: Mzigo wenye uzito wa kilo 100 umesimamishwa kwenye mkono mfupi wa lever. Ili kuinua, nguvu ya 250 N inatumiwa kwa mkono mrefu. Mzigo umeinuliwa hadi urefu wa h1 = 0.08 m, na hatua ya maombi. nguvu ya kuendesha gari imeshuka kwa urefu h2 = 0.4 m Pata ufanisi wa lever.

Hebu tuandike masharti ya tatizo na kutatua.

Imetolewa :

Suluhisho :

η = Ap / Az · 100%.

Jumla (iliyotumika) kazi Az = Fh2.

Kazi muhimu Ap = Рh1

P = 9.8 100 kg ≈ 1000 N.

Ap = 1000 N · 0.08 = 80 J.

Az = 250 N · 0.4 m = 100 J.

η = 80 J/100 J 100% = 80%.

Jibu : η = 80%.

Lakini" Kanuni ya Dhahabu"hufanyika katika kesi hii pia. Sehemu ya kazi muhimu - 20% yake - hutumiwa kushinda msuguano katika mhimili wa lever na upinzani wa hewa, pamoja na harakati ya lever yenyewe.

Ufanisi wa utaratibu wowote daima ni chini ya 100%. Wakati wa kuunda mifumo, watu hujitahidi kuongeza ufanisi wao. Ili kufikia hili, msuguano katika axes ya taratibu na uzito wao hupunguzwa.

Nishati.

Katika viwanda na viwanda, mashine na mashine zinaendeshwa na motors za umeme, ambazo hutumia nishati ya umeme (kwa hiyo jina).

Chemchemi iliyoshinikizwa (Mtini.), Ikinyooshwa, inafanya kazi, inainua mzigo hadi urefu, au hufanya harakati ya gari. Mzigo uliosimama ulioinuliwa juu ya ardhi haufanyi kazi, lakini ikiwa mzigo huu utaanguka, unaweza kufanya kazi (kwa mfano, unaweza kuendesha rundo chini). Kila mwili unaosonga una uwezo wa kufanya kazi. Kwa hivyo, mpira wa chuma A (Kielelezo) umevingirwa chini kutoka kwa ndege iliyopangwa, kupiga block ya mbao B, huisogeza umbali fulani. Wakati huo huo, kazi inafanywa. Ikiwa mwili au miili kadhaa inayoingiliana (mfumo wa miili) inaweza kufanya kazi, inasemekana kuwa na nishati. Nishati - kiasi cha kimwili kinachoonyesha ni kazi ngapi mwili (au miili kadhaa) inaweza kufanya. Nishati inaonyeshwa katika mfumo wa SI katika vitengo sawa na kazi, i.e. in joules. Vipi kazi nzuri mwili unaweza kutimiza, nishati zaidi anayo. Wakati kazi inafanywa, nishati ya miili inabadilika. Kazi iliyofanywa ni sawa na mabadiliko ya nishati. Nishati inayowezekana na kinetic. Uwezo (kutoka lat. uwezo - uwezekano) nishati ni nishati ambayo imedhamiriwa na nafasi ya jamaa ya miili inayoingiliana na sehemu za mwili mmoja. Nishati inayowezekana, kwa mfano, inamilikiwa na mwili ulioinuliwa kuhusiana na uso wa Dunia, kwa sababu nishati inategemea nafasi yake na Dunia. na mvuto wao wa pande zote. Ikiwa tunazingatia nishati inayowezekana ya mwili uliolala Duniani kuwa sifuri, basi nishati inayowezekana ya mwili iliyoinuliwa hadi urefu fulani itaamuliwa na kazi inayofanywa na mvuto wakati mwili unapoanguka Duniani. Wacha tuonyeshe nishati inayowezekana ya mwili E n, kwa sababu E = A, na kazi, kama tunavyojua, ni sawa na bidhaa ya nguvu na njia, basi A = Fh, Wapi F- mvuto. Hii inamaanisha kuwa nishati inayowezekana ya En ni sawa na: E = Fh, au E = gmh, Wapi g- kuongeza kasi ya mvuto, m- uzito wa mwili, h- urefu ambao mwili huinuliwa. Maji katika mito inayoshikiliwa na mabwawa yana uwezo mkubwa wa nishati. Kuanguka chini, maji hufanya kazi, kuendesha mitambo yenye nguvu ya mitambo ya nguvu. Nishati ya uwezo wa nyundo ya copra (Mchoro.) hutumiwa katika ujenzi kutekeleza kazi ya kuendesha piles. Wakati wa kufungua mlango na chemchemi, kazi inafanywa ili kunyoosha (au compress) chemchemi. Kutokana na nishati iliyopatikana, chemchemi, kuambukizwa (au kunyoosha), hufanya kazi, kufunga mlango. Nishati ya chemchemi iliyoshinikizwa na isiyozuiliwa hutumiwa, kwa mfano, katika kuona, toys mbalimbali za upepo, nk. Mwili wowote ulioharibika wa elastic una uwezo wa nishati. Nishati inayowezekana ya gesi iliyoshinikwa hutumiwa katika uendeshaji wa injini za joto, katika jackhammers, ambayo hutumiwa sana katika sekta ya madini, katika ujenzi wa barabara, kuchimba udongo mgumu, nk. Nishati ambayo mwili unao kwa sababu ya harakati zake inaitwa kinetic (kutoka kwa Kigiriki. kinema - harakati) nishati. Nishati ya kinetic ya mwili inaonyeshwa na barua E Kwa. Maji ya kusonga, kuendesha mitambo ya vituo vya umeme wa maji, hutumia yake nishati ya kinetic na hufanya kazi. Hewa inayosonga, upepo, pia ina nishati ya kinetic. Nishati ya kinetic inategemea nini? Wacha tugeuke kwenye uzoefu (tazama takwimu). Ukikunja mpira A kutoka urefu tofauti, basi unaweza kuona kwamba urefu mkubwa wa mpira unazunguka, kasi yake zaidi na zaidi inasonga kuzuia, yaani, inafanya kazi zaidi. Hii ina maana kwamba nishati ya kinetic ya mwili inategemea kasi yake. Kwa sababu ya kasi yake, risasi inayoruka ina nishati ya juu ya kinetic. Nishati ya kinetic ya mwili pia inategemea wingi wake. Wacha tufanye jaribio letu tena, lakini tutaviringisha mpira mwingine wa wingi zaidi kutoka kwa ndege iliyoinama. Baa B itasonga mbele zaidi, yaani kazi zaidi itafanywa. Hii ina maana kwamba nishati ya kinetic ya mpira wa pili ni kubwa kuliko ya kwanza. Uzito mkubwa wa mwili na kasi ya kusonga, ndivyo nishati yake ya kinetic inavyoongezeka. Ili kuamua nishati ya kinetic ya mwili, formula hutumiwa: Ek = mv^2/2, Wapi m- uzito wa mwili, v- kasi ya harakati za mwili. Nishati ya kinetic ya miili hutumiwa katika teknolojia. Maji yaliyohifadhiwa na bwawa yana, kama ilivyotajwa tayari, uwezo mkubwa wa nishati. Maji yanapoanguka kutoka kwenye bwawa, husogea na kuwa na nishati ile ile ya kinetiki ya juu. Inaendesha turbine iliyounganishwa na jenereta mkondo wa umeme. Kutokana na nishati ya kinetic ya maji, nishati ya umeme huzalishwa. Nishati ya kusonga maji ina umuhimu mkubwa katika uchumi wa taifa. Nishati hii hutumiwa kwa kutumia mitambo yenye nguvu ya umeme wa maji. Nishati ya maji yanayoanguka ni chanzo rafiki wa mazingira cha nishati, tofauti na nishati ya mafuta. Miili yote katika asili, inayohusiana na thamani ya sifuri ya kawaida, ina uwezo au nishati ya kinetic, na wakati mwingine yote kwa pamoja. Kwa mfano, ndege inayoruka ina nishati ya kinetic na inayowezekana inayohusiana na Dunia. Tulifahamiana na aina mbili za nishati ya mitambo. Aina nyingine za nishati (umeme, ndani, nk) zitajadiliwa katika sehemu nyingine za kozi ya fizikia. Ubadilishaji wa aina moja ya nishati ya mitambo kuwa nyingine. Jambo la mabadiliko ya aina moja ya nishati ya mitambo hadi nyingine ni rahisi sana kuchunguza kwenye kifaa kilichoonyeshwa kwenye takwimu. Kwa kuzungusha uzi kwenye mhimili, diski ya kifaa inainuliwa. Diski iliyoinuliwa juu ina nishati inayoweza kutokea. Ukiiacha, itazunguka na kuanza kuanguka. Inapoanguka, nishati inayowezekana ya diski hupungua, lakini wakati huo huo nishati yake ya kinetic huongezeka. Mwishoni mwa vuli, diski ina akiba ya nishati ya kinetic ambayo inaweza kuinuka tena hadi karibu urefu wake wa zamani. (Sehemu ya nishati hutumiwa kufanya kazi dhidi ya nguvu ya msuguano, hivyo disk haina kufikia urefu wake wa awali.) Baada ya kuinuka, disk huanguka tena na kisha huinuka tena. Katika jaribio hili, diski inaposonga chini, nishati yake inayoweza kubadilika hubadilika kuwa nishati ya kinetic, na inaposonga juu, nishati ya kinetic hubadilika kuwa nishati inayoweza kutokea. Mabadiliko ya nishati kutoka kwa aina moja hadi nyingine pia hutokea wakati miili miwili ya elastic inapogongana, kwa mfano, mpira wa mpira kwenye sakafu au mpira wa chuma kwenye sahani ya chuma. Ikiwa unainua mpira wa chuma (mchele) juu ya sahani ya chuma na kuifungua kutoka kwa mikono yako, itaanguka. Mpira unapoanguka, nishati yake inayowezekana hupungua, na nishati yake ya kinetic huongezeka, kadiri kasi ya mpira inavyoongezeka. Wakati mpira unapogonga sahani, mpira na sahani zitasisitizwa. Nishati ya kinetiki uliyokuwa nayo mpira itageuka kuwa nishati inayoweza kutokea ya sahani iliyobanwa na mpira uliobanwa. Kisha, kutokana na hatua ya nguvu za elastic, sahani na mpira zitachukua sura yao ya awali. Mpira utaruka kutoka kwenye slab, na nguvu zao zinazowezekana zitageuka tena kuwa nishati ya kinetic ya mpira: mpira utaruka kwa kasi karibu sawa na kasi iliyokuwa nayo wakati unapiga slab. Mpira unapoinuka juu, kasi ya mpira, na kwa hivyo nishati yake ya kinetic, hupungua, wakati nishati inayowezekana inaongezeka. Baada ya kuruka kutoka kwenye sahani, mpira huinuka hadi karibu urefu sawa na ambao ulianza kuanguka. Katika hatua ya juu ya kuongezeka, nishati yake yote ya kinetic itageuka tena kuwa uwezo. Matukio ya asili kawaida huambatana na mabadiliko ya aina moja ya nishati kuwa nyingine. Nishati inaweza kuhamishwa kutoka kwa mwili mmoja hadi mwingine. Kwa mfano, wakati wa kurusha mishale, nishati inayoweza kutokea ya uzi wa upinde hubadilishwa kuwa nishati ya kinetic ya mshale unaoruka.

Unajua kazi ni nini? Bila shaka yoyote. Kila mtu anajua kazi ni nini, mradi alizaliwa na kuishi kwenye sayari ya Dunia. Kazi ya mitambo ni nini?

Wazo hili pia linajulikana kwa watu wengi kwenye sayari, ingawa watu wengine wana uelewa usio wazi wa mchakato huu. Lakini hatuzungumzi juu yao sasa. Hata watu wachache wana wazo lolote ni nini kazi ya mitambo kutoka kwa mtazamo wa fizikia. Katika fizikia, kazi ya mitambo si kazi ya binadamu kwa ajili ya chakula, ni kiasi cha kimwili ambacho kinaweza kuwa hakihusiani kabisa na mtu au kiumbe chochote kilicho hai. Jinsi gani? Hebu tufikirie sasa.

Kazi ya mitambo katika fizikia

Hebu tutoe mifano miwili. Katika mfano wa kwanza, maji ya mto, yanakabiliwa na kuzimu, huanguka kwa kelele kwa namna ya maporomoko ya maji. Mfano wa pili ni mtu ambaye ameshika kitu kizito na kunyoosha mikono, kwa mfano, kushikilia paa iliyovunjika juu ya ukumbi. nyumba ya nchi kutokana na kuanguka huku mkewe na watoto wakitafuta kitu cha kumtegemeza. Kazi ya mitambo inafanywa lini?

Ufafanuzi wa kazi ya mitambo

Karibu kila mtu, bila kusita, atajibu: kwa pili. Na watakuwa wamekosea. Kinyume chake ni kweli. Katika fizikia, kazi ya mitambo inaelezwa na ufafanuzi ufuatao: Kazi ya mitambo inafanywa wakati nguvu inafanya kazi kwenye mwili na inasonga. Kazi ya mitambo inalingana moja kwa moja na nguvu inayotumika na umbali uliosafirishwa.

Fomula ya kazi ya mitambo

Kazi ya mitambo imedhamiriwa na formula:

Ambapo A ni kazi,
F - nguvu,
s ni umbali uliosafirishwa.

Kwa hiyo, licha ya ushujaa wote wa mmiliki wa paa aliyechoka, kazi aliyoifanya ni sifuri, lakini maji, yanayoanguka chini ya ushawishi wa mvuto kutoka kwenye mwamba wa juu, hufanya kazi zaidi ya mitambo. Hiyo ni, ikiwa tunasukuma baraza la mawaziri nzito bila mafanikio, basi kazi tuliyofanya kutoka kwa mtazamo wa fizikia itakuwa sawa na sifuri, licha ya ukweli kwamba tunatumia nguvu nyingi. Lakini ikiwa tunasonga baraza la mawaziri kwa umbali fulani, basi tutafanya kazi sawa na bidhaa ya nguvu iliyotumiwa na umbali ambao tulihamisha mwili.

Kitengo cha kazi ni 1 J. Hii ni kazi iliyofanywa na nguvu ya 1 Newton ili kuhamisha mwili kwa umbali wa m 1. Ikiwa mwelekeo wa nguvu iliyotumiwa inafanana na mwelekeo wa harakati ya mwili, basi nguvu hii hufanya kazi chanya. Mfano ni wakati tunasukuma mwili na unasonga. Na katika kesi wakati nguvu inatumiwa kwa mwelekeo kinyume na harakati za mwili, kwa mfano, nguvu ya msuguano, basi nguvu hii inafanya kazi mbaya. Ikiwa nguvu iliyotumiwa haiathiri harakati za mwili kwa njia yoyote, basi nguvu iliyofanywa na kazi hii ni sawa na sifuri.

Ufanisi unaonyesha uwiano wa kazi muhimu inayofanywa na utaratibu au kifaa kwa kazi iliyotumiwa. Mara nyingi, kazi inayotumiwa ni kiasi cha nishati ambacho kifaa hutumia kufanya kazi hiyo.

Utahitaji

1. - gari;
2. - thermometer;
3. - kikokotoo.

Maagizo

1. Ili kuhesabu mgawo muhimu Vitendo(ufanisi) gawanya kazi muhimu ya Ap kulingana na kazi iliyotumika Az, na kuzidisha matokeo kwa 100% (ufanisi = Ap/Az∙100%). Utapokea matokeo kama asilimia.
2. Wakati wa kuhesabu ufanisi wa injini ya joto, fikiria kazi muhimu kuwa kazi ya mitambo inayofanywa na utaratibu. Kwa kazi iliyotumiwa, chukua kiasi cha joto kilichotolewa na mafuta yaliyochomwa, ambayo ni chanzo cha nishati kwa injini.
3. Mfano. Nguvu ya wastani ya traction ya injini ya gari ni 882 N. Inatumia kilo 7 za petroli kwa kilomita 100 za usafiri. Kuamua ufanisi wa injini yake. Tafuta kazi yenye manufaa kwanza. Ni sawa na bidhaa ya nguvu F na umbali S unaofunikwa na mwili chini ya ushawishi wake Аn=F∙S. Kuamua kiasi cha joto ambacho kitatolewa wakati wa kuchoma kilo 7 cha petroli, hii itakuwa kazi iliyotumiwa Az = Q = q∙m, ambapo q ni joto maalum la mwako wa mafuta, kwa petroli ni sawa na 42∙. 10^6 J/kg, na m ni wingi wa mafuta haya. Ufanisi wa injini utakuwa sawa na ufanisi=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30%.
4. Kwa ujumla, kupata ufanisi wa injini yoyote ya joto (injini) mwako wa ndani, injini ya mvuke, turbines, nk), ambapo kazi inafanywa na gesi, ina mgawo muhimu Vitendo sawa na tofauti katika joto iliyotolewa na heater Q1 na kupokea na jokofu Q2, kupata tofauti kati ya joto ya heater na jokofu, na kugawanya na joto ya heater ufanisi = (Q1-Q2)/Q1 . Hapa, ufanisi hupimwa katika vitengo vidogo kutoka 0 hadi 1; kubadilisha matokeo kuwa asilimia, kuzidisha kwa 100.
5. Ili kupata ufanisi wa injini bora ya joto (mashine ya Carnot), pata uwiano wa tofauti ya joto kati ya heater T1 na jokofu T2 kwa ufanisi wa joto la heater = (T1-T2)/T1. Huu ndio ufanisi wa juu unaowezekana kwa aina maalum ya injini ya joto na joto lililopewa la heater na jokofu.
6. Kwa injini ya umeme, tafuta kazi iliyotumiwa kama bidhaa ya nishati na wakati inachukua kuikamilisha. Kwa mfano, ikiwa motor ya umeme ya crane yenye nguvu ya 3.2 kW inainua mzigo wenye uzito wa kilo 800 hadi urefu wa 3.6 m katika 10 s, basi ufanisi wake ni sawa na uwiano wa kazi muhimu Аp=m∙g∙h, ambapo m ni uzito wa mzigo, g≈10 m /s² kuongeza kasi ya kuanguka bila malipo, h - urefu ambao mzigo uliinuliwa, na kazi iliyotumiwa Az=P∙t, ambapo P - nguvu ya injini, t - wakati wa uendeshaji wake. . Pata fomula ya kubainisha ufanisi=Ap/Az∙100%=(m∙g∙h)/(P∙t) ∙100%=%=(800∙10∙3.6)/(3200∙10) ∙100% =90%.

Je! ni formula gani ya kazi muhimu?

Kwa kutumia hii au utaratibu huo, tunafanya kazi ambayo daima inazidi ile ambayo ni muhimu kufikia lengo. Kwa mujibu wa hili, tofauti hufanywa kati ya kazi kamili au iliyotumika Az na kazi muhimu Ap. Ikiwa, kwa mfano, lengo letu ni kuinua mzigo wa m misa hadi urefu wa H, basi kazi muhimu ni ile ambayo ni kwa sababu ya kushinda nguvu ya mvuto inayofanya kazi kwenye mzigo. Kwa kuinua sare ya mzigo, wakati nguvu tunayotumia ni sawa na nguvu ya mvuto ya mzigo, kazi hii inaweza kupatikana kama ifuatavyo:
Ap =FH= mgH

Ni nini kazi katika fomula ya ufafanuzi wa fizikia. nn

Victor Chernobrovin

Katika fizikia, "kazi ya mitambo" ni kazi ya nguvu fulani (mvuto, elasticity, msuguano, nk) kwenye mwili, kama matokeo ya ambayo mwili husonga. Wakati fulani unaweza kukutana na usemi “mwili umefanya kazi,” ambayo kimsingi humaanisha “nguvu inayofanya kazi kwenye mwili imefanya kazi.”

Evgeny Makarov

Kazi ni kiasi cha kimwili, nambari sawa na bidhaa ya nguvu na uhamisho katika mwelekeo wa hatua ya nguvu hii na inayosababishwa nayo.
Ipasavyo, formula A = F*s. Ikiwa harakati katika mwelekeo hailingani na mwelekeo wa nguvu, basi cosine ya pembe inaonekana.

Aysha Allakulova

riwaya ya shomoro

Kazi ni mchakato unaohitaji utumiaji wa juhudi za kiakili au za mwili, lengo ambalo ni kupata matokeo fulani. Ni kazi, kama sheria, ambayo huamua hali ya kijamii mtu. Na ni, kwa kweli, injini kuu ya maendeleo katika jamii. Kazi, kama jambo, ni asili tu kwa viumbe hai na, juu ya yote, kwa wanadamu.

Fundi mitambo

Kazi ya mitambo ni kiasi cha kimwili ambacho ni kipimo cha scalar cha hatua ya nguvu au nguvu kwenye mwili au mfumo, kulingana na thamani ya nambari, mwelekeo wa nguvu (nguvu) na juu ya harakati ya uhakika (pointi), mwili au mfumo.

Nisaidie kuelewa formula!!

Syoma

katika kila kesi maalum tunazingatia nishati tofauti muhimu, lakini kwa kawaida hii ni kazi au joto ambalo linatuvutia (kwa mfano, kazi ya gesi kusonga bastola), na nishati inayotumiwa ni nishati ambayo tuliacha kufanya yetu. kila kitu hufanya kazi (kwa mfano, nishati iliyotolewa wakati kuni imechomwa chini ya silinda na bastola, ambayo ndani yake kuna gesi, ambayo, kupanua, ilifanya kazi ambayo tuliona kuwa muhimu)
vizuri inabidi iwe hivi kwa namna fulani

Wacha tuchukue treni ya mvuke kama mfano.
Ili locomotive ya mvuke kusafiri x km, ni muhimu kutumia tani y za makaa ya mawe. Wakati makaa ya mawe yamechomwa, tu Q1 ya joto hutolewa, lakini sio joto lote linabadilishwa kuwa kazi muhimu (kulingana na sheria za thermodynamics, hii haiwezekani). Kazi yenye manufaa ndani kwa kesi hii- harakati ya locomotive.
Hebu nguvu ya upinzani F ifanye juu ya locomotive ya mvuke wakati wa kusonga (hutokea kutokana na msuguano katika taratibu na mambo mengine).
Kwa hivyo, baada ya kusafiri x km, locomotive itafanya kazi Q2 = x*F
Hivyo,
Q1 - nishati iliyotumiwa
Q2 - kazi muhimu

DeltaQ = (Q1 - Q2) - nishati inayotumiwa kushinda msuguano, inapokanzwa hewa inayozunguka, nk.

Msaada wa kiufundi

Ufanisi ni muhimu KAZI ikilinganishwa na kazi iliyotumika.
Kwa mfano, ufanisi = 60%, joules 60 kutoka kwa mwako wa dutu hutumiwa kwa joto. Ni kazi yenye thawabu.
Tunavutiwa na nishati iliyotumiwa, yaani, ni kiasi gani cha joto kilichotolewa ikiwa 60 J ilitumiwa inapokanzwa.
Hebu tuandike.

Ufanisi=Apol/Azatr
0.6=60/Azatr
Azatr=60/0.6=100J

Kama tunavyoona, ikiwa dutu inaungua kwa ufanisi kama huo na 100 J (kazi iliyotumika) inatolewa wakati wa mwako, basi 60% tu ndiyo iliyotumiwa kupokanzwa, ambayo ni, 60 J (kazi muhimu). Sehemu iliyobaki ya joto ilipotea.

Prokhorov Anton

Ni lazima ieleweke kwa maana halisi: Ikiwa tunazungumza juu ya nishati ya joto, basi tunazingatia kutumia nishati ambayo mafuta hutoa, na tunaona kuwa muhimu nishati ambayo tuliweza kutumia kufikia lengo letu, kwa mfano, ni nishati gani. sufuria ya maji iliyopokelewa.
Nishati muhimu daima huwa chini ya matumizi!

Futynehf

Ufanisi unaonyeshwa kama asilimia, inayoonyesha asilimia iliyoenda kwenye kazi muhimu kati ya kila kitu kilichotumiwa. Kuweka tu, nishati inayotumiwa ni nishati muhimu + nishati ya kupoteza joto katika mfumo (ikiwa tunazungumzia juu ya joto, nk) msuguano. joto kutoka kwa gesi za kutolea nje ikiwa tunamaanisha gari

Fomula ya ufanisi? Je, kazi ni muhimu na imekamilika?

Nyota ya Orbital

Ufanisi
Ufanisi
(ufanisi), sifa ya ufanisi wa mfumo (kifaa, mashine) kuhusiana na ubadilishaji au usambazaji wa nishati; imedhamiriwa na uwiano wa nishati inayotumika kwa jumla ya nishati iliyopokelewa na mfumo; kawaida huashiria h = Wfull/Wcymar.
KATIKA motors za umeme ufanisi - uwiano wa kazi iliyofanywa (muhimu) ya mitambo kwa nishati ya umeme, iliyopokelewa kutoka kwa chanzo; katika injini za joto - uwiano wa kazi muhimu ya mitambo kwa kiasi cha joto kinachotumiwa; katika transfoma ya umeme, uwiano wa nishati ya sumakuumeme iliyopokelewa katika upepo wa sekondari kwa nishati inayotumiwa na upepo wa msingi. Ili kuhesabu ufanisi aina tofauti kazi ya nishati na mitambo inaonyeshwa kwa vitengo sawa kulingana na usawa wa mitambo ya joto, na mahusiano mengine yanayofanana. Kutokana na ujumla wake, dhana ya ufanisi inaruhusu sisi kulinganisha na kutathmini vile mifumo mbalimbali kama vinu vya nyuklia, jenereta za umeme na injini, mimea ya nguvu ya joto, vifaa vya semiconductor, vitu vya kibiolojia, nk.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Work_of_force
Upakiaji ni neno ambalo linatumika katika nyanja nyingi za sayansi na teknolojia.
Kigezo cha "ufanisi" mara nyingi huletwa kama uwiano wa "uzito" wa mzigo wa malipo kwa jumla ya "uzito" wa mfumo. Katika kesi hii, "uzito" unaweza kupimwa wote kwa kilo / tani, na bits (wakati wa kusambaza pakiti kwenye mtandao), au dakika / saa (wakati wa kuhesabu ufanisi wa muda wa processor), au katika vitengo vingine.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Payload

Je, ni kazi gani yenye manufaa na kazi iliyopotea ni nini?

Vladimir Popov

Kwa kutumia hii au utaratibu huo, tunafanya kazi ambayo daima inazidi ile ambayo ni muhimu kufikia lengo. Kwa mujibu wa hili, tofauti hufanywa kati ya kazi kamili au iliyotumika Az na kazi muhimu Ap. Ikiwa, kwa mfano, lengo letu ni kuinua mzigo wa molekuli w hadi urefu wa H, basi kazi muhimu ni ile ambayo ni kutokana tu na kushinda nguvu ya mvuto inayofanya juu ya mzigo. Kwa kuinua sare ya mzigo, wakati nguvu tunayotumia ni sawa na nguvu ya mvuto ya mzigo, kazi hii inaweza kupatikana kama ifuatavyo:

Ikiwa tunatumia kizuizi au utaratibu mwingine wa kuinua mzigo, basi, pamoja na mvuto wa mzigo, tunapaswa pia kushinda mvuto wa sehemu za utaratibu, pamoja na nguvu ya msuguano inayofanya utaratibu. Kwa mfano, kwa kutumia kizuizi kinachoweza kusongeshwa, tutalazimika kufanya kazi ya ziada ili kuinua kizuizi yenyewe na kebo na kushinda nguvu ya msuguano kwenye mhimili wa block. Kwa kuongeza, wakati wa kushinda kwa nguvu, sisi daima tunapoteza njiani (hii itajadiliwa kwa undani zaidi hapa chini), ambayo pia huathiri kazi. Yote hii inasababisha ukweli kwamba kazi tuliyotumia inageuka kuwa muhimu zaidi:
Az > Ap.
Kazi yenye manufaa daima ni sehemu ndogo tu ya jumla ya kazi inayofanywa na mtu anayetumia mashine.
Kiasi cha kimwili kinachoonyesha ni kiasi gani cha kazi muhimu ni jumla ya kazi iliyotumiwa inaitwa ufanisi wa utaratibu.

Mrembo

Ufanisi (sababu ya ufanisi) inaonyesha ni sehemu gani ya jumla ya kazi iliyotumiwa ni kazi muhimu.
Ili kupata ufanisi, unahitaji kupata uwiano wa kazi muhimu kwa matumizi:

Farasi huvuta mkokoteni kwa nguvu fulani, wacha tuiashiria F mvuto. Babu, akiwa ameketi kwenye gari, anaibonyeza kwa nguvu fulani. Hebu tuashirie F shinikizo Mkokoteni hutembea kando ya mwelekeo wa nguvu ya traction ya farasi (upande wa kulia), lakini kwa mwelekeo wa nguvu ya shinikizo la babu (chini) gari haitembei. Ndio maana kwenye fizikia wanasema hivyo F traction inafanya kazi kwenye gari, na F shinikizo haifanyi kazi kwenye gari.

Kwa hiyo, kazi ya nguvu juu ya mwili au kazi ya mitambo- kiasi cha kimwili ambacho moduli yake ni sawa na bidhaa ya nguvu na njia iliyosafirishwa na mwili kwa mwelekeo wa hatua ya nguvu hii. s:

Kwa heshima ya mwanasayansi wa Kiingereza D. Joule, kitengo cha kazi ya mitambo kiliitwa 1 jole(kulingana na formula, 1 J = 1 N m).

Ikiwa nguvu fulani hutenda kwa mwili unaohusika, basi mwili fulani hufanya kazi juu yake. Ndiyo maana kazi ya nguvu juu ya mwili na kazi ya mwili juu ya mwili ni visawe kamili. Walakini, kazi ya mwili wa kwanza kwa pili na kazi ya mwili wa pili kwa kwanza ni visawe vya sehemu, kwani moduli za kazi hizi ni sawa kila wakati, na ishara zao huwa kinyume kila wakati. Ndiyo maana kuna ishara "±" katika fomula. Hebu tujadili ishara za kazi kwa undani zaidi.

Thamani za nambari za nguvu na njia huwa sio hasi kila wakati. Kwa kulinganisha, kazi ya mitambo inaweza kuwa na ishara nzuri na hasi. Ikiwa mwelekeo wa nguvu unafanana na mwelekeo wa mwendo wa mwili, basi kazi iliyofanywa na nguvu inachukuliwa kuwa chanya. Ikiwa mwelekeo wa nguvu ni kinyume na mwelekeo wa mwendo wa mwili, kazi inayofanywa na nguvu inachukuliwa kuwa mbaya(tunachukua “–” kutoka kwa fomula ya “±”). Ikiwa mwelekeo wa mwendo wa mwili ni perpendicular kwa mwelekeo wa nguvu, basi nguvu kama hiyo haifanyi kazi yoyote, ambayo ni, A = 0.

Fikiria mifano mitatu ya vipengele vitatu vya kazi ya mitambo.

Kufanya kazi kwa nguvu kunaweza kuonekana tofauti na mtazamo wa waangalizi tofauti. Hebu fikiria mfano: msichana amepanda kwenye lifti. Inafanya kazi ya mitambo? Msichana anaweza kufanya kazi tu kwenye miili hiyo ambayo inafanywa kwa nguvu. Kuna mwili mmoja tu kama huo - kabati la lifti, kwani msichana anashinikiza kwenye sakafu yake na uzito wake. Sasa tunahitaji kujua ikiwa kabati huenda kwa njia fulani. Wacha tuchunguze chaguzi mbili: na mwangalizi wa stationary na anayesonga.

Hebu kijana mtazamaji aketi chini kwanza. Kuhusiana na hilo, gari la lifti huenda juu na hupita umbali fulani. Uzito wa msichana unaelekezwa kwa mwelekeo tofauti - chini, kwa hivyo, msichana hufanya kazi mbaya ya mitambo kwenye kabati: A dev< 0. Вообразим, что мальчик-наблюдатель пересел внутрь кабины движущегося лифта. Как и ранее, вес девочки действует на пол кабины. Но теперь по отношению к такому наблюдателю кабина лифта не движется. Поэтому с точки зрения наблюдателя в кабине лифта девочка не совершает механическую работу: A dev = 0.

Rudi