8538804669

Powtórka przed egzaminem - praca, moc, energia. Cześć 3.

PODSTAWY

1.    Praca jest wykonana wtedy, gdy pod działaniem stałej siły nastąpi przemieszczenie lub odkształcenie ciała. Jeżeli kierunek stałej siły jest zgodny z kierunkiem przemieszczenia, to pracę wyrażamy wzorem:

W = Fs

gdzie: W - pracafz ang. work), F - siła, s - przemieszczenie. Jednostką pracy jest dżul - J, gdzie jeden dżul jest wartością pracy, jaką wykonuje siła o wartości IN powodująca przemieszczenie ciała o lm, czyli 1/ = liV • lm. Jeżeli kierunek stałej siły jest prostopadły do przemieszczenia, to praca nie zostaje wykonana.

2.    Moc określa szybkość wykonywania pracy. Mocą nazywa się iloraz pracy i czasu, w którym została ona wykonana. Zapisujemy ją za pomocą wzoru:

gdzie P - moc (z ang. power), W - praca, t - czas. Jednostką mocy jest wat - W. Moc jednego wata posiada urządzenie, które w czasie 1 sekundy wykonuje pracę 1 dżula, czyli IW = —.

1S

3. Ciała, które są zdolne do wykonania pracy posiadają energię mechaniczną. Energię mechaniczną można zwiększyć, wykonując nad ciałem pracę. Przyrost energii mechanicznej jest więc równy pracy sił zewnętrznych wykonanej nad układem ciał:

A E=W

gdzie: AE - przyrost energii mechanicznej, W - praca. Jednostką energii jest dżul - J. Wyróżniamy dwa rodzaje energii mechanicznej: potencjalną (sprężystości i grawitacji) oraz kinetyczną.

4. Energia potencjalna sprężystości zależy od zmiany kształtu lub odkształcenia ciała, natomiast energia potencjalna grawitacji zależy od położenia ciała względem drugiego ciała, z którym oddziałuje. Energię potencjalną grawitacji określamy wzorem:

E_p = m ■ g ■ h

gdzie: E_p- energia potencjalna, m - masa ciała, g - przyspieszenie ziemskie (g=10m/s²), h - wysokość ciała. Jednostką energii potencjalnej jest dżul - J.

5. Energia kinetyczna związana jest z ruchem ciała. Określamy ją wzorem:

m • v²

gdzie: E_k - energia kinetyczna, m - masa ciała, v - jego szybkość. Jednostką energii kinetycznej jest dżul - J.

6. Zasada zachowania energii mechanicznej: w układzie izolowanym od otoczenia(w którym nie działają siły oporu ruchu) całkowita energia mechaniczna, czyli suma energii kinetycznej i potencjalnej, nie ulega zmianie.

Ek + E_p = const (stałe)

7. Maszyny proste to urządzenia ułatwiające wykonanie pracy. W każdym razie do typowych i najbardziej znanych maszyn prostych zaliczamy: dźwignię dwustronną, dźwignię jednostronną, kołowrót, blok, klin (równię). Dźwignia dwustronna ułatwia wykonanie pracy przez zastąpienie siły o większej wartości przez siłę o mniejszej wartości, innym kierunku i zwrocie oraz punkcie przyłożenia. Warunek równowagi dźwigni to równość iloczynów wartości sił działających po obu stronach osi obrotu i długości ich ramion:

Ei ■ n = F ₂ ■ r₂

Przykłady urządzeń wykorzystujących zasadę działania dźwigni dwustronnej są: szlabany kolejowe, waga laboratoryjna, nożyce, obcęgi, kombinerki.