Динамика - Курс по физика на Караклаун - Сила - Работа - Енергия - Мощност - Ефективност
Силата, символ F, е причина, която може да предизвика ефект: изместване или деформация на тяло. Той е представен или чрез стойност: неговата интензивност, или от вектор (виж глава. Вектор). В случай на сила, която действа върху тялото, за да го ускори, силата е равна на масата, умножена по ускорението, изпитвано от масата:
Единици:
За F, силата, единица: нютон, N
За m масата, единица: килограм, kg
За a, ускорението, единица: [?]
И така, нека намерим мерните единици за ускорение от неговата дефиниция: ускорението представлява промяна в скоростта, измерена в метри в секунда, в определен период от време t, измерена в секунди, и е формулирана:
Официални единици според международната система (SI):
За V, скоростта, единица: метри в секунда, m/s
За t, време, единица: втората, s
За да намерим мерните единици на ускорението, нека използваме същата формула по-горе:
единица на a = (m/s)/s = m/s s = m/s2
Следователно мерните единици за ускорение са метри на квадратна секунда.
Тази глава се занимава с динамика, т.е. физически величини (сила, енергия, мощност.), Които създават движение. За да разберем разликата със статична сила, нека разгледаме ваза от периода Минг:
Статичен калъф, пример за ваза Минг, поставена на маса:
Вазата е подложена на влиянието на гравитацията или земното привличане. Той остава неподвижен, тъй като реакционната сила (опора) на масата точно компенсира тази сила на гравитацията. Неподвижна ваза => система в равновесие (виж глава Маса на котката). Тук g е земното ускорение, което не предизвиква движение на вазата, въпреки че безтегловността продължава да действа върху нея, придавайки й тежест.
Динамичен калъф, вертикално изместване, пример за свободно падане:
Тук g причинява движението на вазата, което се ускорява, когато се освободи във вакуум. Това се ускорява, докато силите на триене на въздуха, които забавят неговото падане, компенсират силата на гравитацията. След приблизително t = 10 s се достига максималната скорост: v = приблизително 150 km/h. Вазата продължава да пада с постоянна скорост, въпреки че все още е обект на ускорение. Резултантната, т.е. сумата от силите е нула. Система в равновесие. Ускорението g вече не води до увеличаване на скоростта, защото безтегловността се компенсира от триенето. Имайте предвид, че ако на Земята нямаше атмосфера и нямаше сила на триене, вазата ще продължи да се ускорява.
Динамичен случай: хоризонтално изместване, произведено от движеща сила:
Когато сила действа върху тялото и го движи, то изпълнява W работа. Тази работа е продукт на интензивността на силата в посока на изместване с дължината на изместването. Пример за работа през ваканциите.
Реф.
Единици:
За W, работата на силата по време на изместването, единица: джаул, J
За F, интензитетът на силата в посока на изместване, единица: нютон, N
За d, разстоянието, на което действа силата, единица: метър, m
Работата е пропорционална на сила и преместване. В случай на без пътуване, d = 0 => W = 0, няма работа по време на празниците.
Пример 1:
Човек дърпа количка на 10 м под ъгъл от 20 градуса, със сила 6 N. Може да се измери, че само сила от 5,5 N работи и движи количката. Достатъчно е да направите рисунката в мащаб (вижте глава Момент на сила, Brainstorm 1):
Пример 2:
Със сила Ftotale = 10 N, човек дърпа 10 m, при бета ъгъл от 45 градуса, количка, движеща се по релси. Може да се измери, че само сила от 7 N работи и движи каретата. Просто направете чертежа в мащаб:
Пример 3:
Превозното средство с маса m се изтегля на разстояние d с ускорение a .
Тази сила на опън е равна на масата, умножена по ускорението: F = m a
Знаейки, че работата на тази сила е W = F d, тогава W = m a d
Пример 4:
Работа на сила при вертикално преместване. Тяговата сила кара масата да се покачва с височина h благодарение на ролката:
За да се преодолее силата на тежестта, която си струва Fp = m · g, тогава Ftraction = m · g
Изместването вече не е над хоризонтално разстояние, а над височина h, така че работата на силата на опън е:
В основата на концепцията за работа е идеята за движение срещу съпротива. Съпротивлението може да бъде създадено от сила (гравитация, триене, ...) или по инерция. Работата, извършена върху тялото, позволява да се преодолее това съпротивление, за да се приведе в движение, да се поддържа в движение или дори да се модифицира неговото движение. И във всеки случай работата произвежда вариация на енергията.
1) Работата на движеща сила срещу инерцията ускорява тялото. Това води до увеличаване на кинетичната енергия на движещото се тяло (ускорение на автомобил, теглене на товар.).
2) Работата на сила, упражнена срещу силата на гравитацията, позволява на тялото да бъде преместено в по-високо положение. Това води до увеличаване на потенциалната гравитационна енергия на изместеното тяло. Пример: нашите мускули ни позволяват да се изкачим на планина, да преодолеем силата на гравитацията и да увеличим потенциалната си енергия, която ще бъде възстановена при спускането.