fizyka1

Ul. PRACA, MOC, ENEROSI

Praca

Pracę definiujemy jako iloczyn skalarny wektora siły F i wektora przesunięcia Ar.

W=F Ar

Z zapisanej definicji korzystamy w warunkach, gdy rrzesunięcic ciał następuje po torze prostoliniowym, to znaczy gdy długość wektora przemieszczenia jest równa drodze przebytej lAr 1= s, a siła pozostaje niezmieniona co do kierunku i wartości.

Jednostką pracy w układzie SI jest dżul. Jeden dżul odpowiada pracy wykonanej siłą 1 niutona na drodze 1 m (1 J = 1 N • 1 m). w kierunku zgodnym z przesunięciem ciała.

Często siła, którą przykładamy do poruszającego się ;:ała, tworzy z kierunkiem ruchu tego ciała kąt a róż--y od zera. Korzystając z definicji iloczynu skalarnego. pracę obliczamy ze wzoru W - F ■ s cos< | F,Ar j.

Silę F rozkładamy na składowe w kierunku ruchu kierunku prostopadłym do toru.

Praca wykonana przez składową Fj: = F_} s, F_l = F cos a, W_{ = F s cos a.

Praca wykonana przez składową F_v W₂ = 0, przesunięcie w kierunku działania siły F₂ jest równe zeru.

Siła prostopadła do przesunięcia, nic wykonuje pracy, na przykład siła dośrodkowa. Nie wykonuje pracy uczeń niosący do szkoły tornister ani atleta trzymający nad głową sztangę.

Gdy ciało porusza się po torze krzywoliniowym, z którym siła F stale tworzy kąt a, to całkowitą drogę dzielimy na bardzo wiele odcinków, aby działającą na nie siłę można było uważać za stałą.

F

^s    'As ^s

Praca całkowita równa się sumie prac elementarnych wykonanych na poszczególnych odcinkach drogi:

W = cos a &^sr

i = 1

Praca może przyjmować wartości dodatnie, ujemne i wartość zero. Funkcja cosinus dla kąta 0° < a < 90° jest dodatnia (wektory F i ~s mają zwroty zgodne), dla kąta 90° < a < 180° jest ujemna (wektory F i 7 mają zwroty przeciwne), dla a = 90° jest równa zeru.

Praca siły tarcia jest ujemna.

MECHANIKA

Im większa jest prędkość ciała poruszającego się ruchem postępowym, tym większa musi być moc, by działać na to ciało stalą siłą.

Silniki różnych mocy: spalinowy i elektryczny

Wnosząc ciężar po schodach na pierwsze piętro, wykonujemy taką samą pracę, niezależnie od tego, czy idziemy po schodach szybko czy powoli.

O tym, jak szybko dana praca zostaje wykonana,

świadczy moc.

P = -y-, 1 wat = -M-t    1 s

Jednostką mocy jest dżul na sekundę i nosi nazwę

wat.

Jeśli praca wykonana w równych odstępach czasu r.ie jest stała, posługujemy się pojęciem mocy średniej. Przechodząc do granicznie małych przedziałów czasu, definiujemy moc chwilową:

P= xrdlaA?- 0.

At

Do charakteryzowania maksymalnej mocy silników samochodowych używana jest jednostka mocy zwana koniem mechanicznym (1 KM = 735,5 W). Korzystając ze związku pracy z siłą, otrzymujemy

cależność:

P = -j- = czyli P = Fv.