Le cheval tire la charrette avec une certaine force, notons-le F traction. Grand-père, qui est assis sur la charrette, la presse avec une certaine force. Notons-le F pression La charrette se déplace dans le sens de la force de traction du cheval (vers la droite), mais dans le sens de la force de pression du grand-père (vers le bas), la charrette ne bouge pas. Par conséquent, en physique, ils disent que F la traction fonctionne sur le chariot, et F la pression ne fonctionne pas sur le chariot.
Alors, travail effectué par une force sur un corps travail mécanique- une grandeur physique dont le module est égal au produit de la force par le chemin parcouru par le corps selon la direction d'action de cette force s :
En l'honneur du scientifique anglais D. Joule, l'unité de travail mécanique a été nommée 1 joule(selon la formule, 1 J = 1 N m).
Si une certaine force agit sur le corps considéré, alors un certain corps agit sur lui. C'est pourquoi le travail d'une force sur un corps et le travail d'un corps sur un corps sont des synonymes complets. Cependant, le travail du premier corps sur le second et le travail du second corps sur le premier sont des synonymes partiels, puisque les modules de ces travaux sont toujours égaux, et leurs signes toujours opposés. C'est pourquoi le signe "±" est présent dans la formule. Discutons plus en détail des signes de travail.
Les valeurs numériques de force et de trajectoire sont toujours des valeurs non négatives. En revanche, le travail mécanique peut avoir des signes à la fois positifs et négatifs. Si la direction de la force coïncide avec la direction du mouvement du corps, alors le travail effectué par la force est considéré comme positif. Si la direction de la force est opposée à la direction du mouvement du corps, le travail effectué par la force est considéré comme négatif.(nous prenons "-" de la formule "±"). Si la direction du mouvement du corps est perpendiculaire à la direction de la force, alors une telle force ne travaille pas, c'est-à-dire que A = 0.
Considérons trois illustrations sur trois aspects du travail mécanique.
Faire du travail par la force peut sembler différent du point de vue de différents observateurs. Prenons un exemple : une fille monte dans un ascenseur. Fait-il des travaux mécaniques ? Une fille ne peut travailler que sur les corps sur lesquels elle agit par la force. Il n'y a qu'un seul corps de ce type - la cabine d'ascenseur, alors que la fille appuie sur son sol avec son poids. Maintenant, nous devons savoir si la cabine va quelque part. Considérez deux options : avec un observateur fixe et mobile.
Laissez le garçon observateur s'asseoir par terre en premier. Par rapport à lui, la cabine d'ascenseur monte et va un peu. Le poids de la fille est dirigé dans la direction opposée - vers le bas, par conséquent, la fille effectue un travail mécanique négatif sur la cabine: UN vierges< 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: UN dev = 0.
L'un des concepts les plus importants en mécanique la main d'oeuvre .
Forcer le travail
Tous les corps physiques du monde qui nous entoure sont poussés par la force. Si un corps en mouvement dans la même direction ou dans la direction opposée est affecté par une force ou plusieurs forces d'un ou plusieurs corps, alors ils disent que le travail est fait .
Autrement dit, le travail mécanique est effectué par la force agissant sur le corps. Ainsi, la force de traction d'une locomotive électrique met l'ensemble du train en mouvement, effectuant ainsi un travail mécanique. Le vélo est propulsé par la force musculaire des jambes du cycliste. Par conséquent, cette force effectue également un travail mécanique.
En physique travail de force appelée grandeur physique égale au produit du module de force, du module de déplacement du point d'application de la force et du cosinus de l'angle entre les vecteurs de force et de déplacement.
A = F s cos (F, s) ,
où F module de force,
s- module de mouvement .
Le travail est toujours effectué si l'angle entre les vents de force et de déplacement n'est pas égal à zéro. Si la force agit dans la direction opposée à la direction du mouvement, la quantité de travail est négative.
Le travail n'est pas effectué si aucune force n'agit sur le corps ou si l'angle entre la force appliquée et la direction du mouvement est de 90 o (cos 90 o \u003d 0).
Si le cheval tire la charrette, alors la force musculaire du cheval, ou la force de traction dirigée dans la direction de la charrette, fait le travail. Et la force de gravité, avec laquelle le conducteur appuie sur le chariot, ne fonctionne pas, car elle est dirigée vers le bas, perpendiculairement à la direction du mouvement.
Le travail d'une force est une grandeur scalaire.
Unité SI de travail - joules. 1 joule est le travail effectué par une force de 1 newton à une distance de 1 m si la direction de la force et le déplacement sont les mêmes.
Si plusieurs forces agissent sur un corps ou un point matériel, alors elles parlent du travail effectué par leur force résultante.
Si la force appliquée n'est pas constante, son travail est calculé comme une intégrale :
Du pouvoir
La force qui met le corps en mouvement effectue un travail mécanique. Mais comment ce travail se fait, rapidement ou lentement, est parfois très important à savoir en pratique. Après tout, le même travail peut être fait à des moments différents. Le travail effectué par un gros moteur électrique peut être effectué par un petit moteur. Mais il lui faudra beaucoup plus de temps pour le faire.
En mécanique, il existe une quantité qui caractérise la vitesse de travail. Cette valeur est appelée Puissance.
La puissance est le rapport du travail effectué dans une certaine période de temps à la valeur de cette période.
N= A /∆ t
Par définition Un = F s parce que α , un s/∆ t = v , Par conséquent
N= F v parce que α = F v ,
où F - force, v la rapidité, α est l'angle entre la direction de la force et la direction de la vitesse.
C'est-à-dire Puissance - est le produit scalaire du vecteur force et du vecteur vitesse du corps.
Dans le système SI international, la puissance est mesurée en watts (W).
La puissance de 1 watt est le travail de 1 joule (J) effectué en 1 seconde(s).
La puissance peut être augmentée en augmentant la force qui fait le travail, ou la vitesse à laquelle ce travail est effectué.
Qu'est-ce que ça veut dire?
En physique, le "travail mécanique" est le travail d'une certaine force (gravité, élasticité, frottement, etc.) sur le corps, à la suite de quoi le corps bouge.
Souvent, le mot "mécanique" n'est tout simplement pas orthographié.
Parfois, vous pouvez trouver l'expression "le corps a fait le travail", ce qui signifie essentiellement "la force agissant sur le corps a fait le travail".
Je pense - je travaille.
Je vais - je travaille aussi.
Où est le travail mécanique ici?
Si un corps se déplace sous l'action d'une force, alors un travail mécanique est effectué.
On dit que le corps travaille.
Plus précisément, ce sera comme ça : le travail est fait par la force agissant sur le corps.
Le travail caractérise le résultat de l'action d'une force.
Les forces agissant sur une personne effectuent un travail mécanique sur elle et, sous l'action de ces forces, la personne bouge.
Le travail est une grandeur physique égale au produit de la force agissant sur le corps et du chemin parcouru par le corps sous l'action de la force dans la direction de cette force.
A - travaux mécaniques,
F - force,
S - la distance parcourue.
Le travail est fait, si 2 conditions sont remplies simultanément : une force agit sur le corps et il
se déplace dans le sens de la force.
Le travail n'est pas fait(c'est-à-dire égal à 0) si :
1. La force agit, mais le corps ne bouge pas.
Par exemple : on agit avec force sur une pierre, mais on ne peut pas la déplacer.
2. Le corps bouge et la force est égale à zéro, ou toutes les forces sont compensées (c'est-à-dire que la résultante de ces forces est égale à 0).
Par exemple : lors d'un déplacement par inertie, aucun travail n'est effectué.
3. La direction de la force et la direction du mouvement du corps sont mutuellement perpendiculaires.
Par exemple : lorsqu'un train se déplace horizontalement, la gravité ne fonctionne pas.
Le travail peut être positif ou négatif.
1. Si la direction de la force et la direction du mouvement du corps sont identiques, un travail positif est effectué.
Par exemple : la gravité, agissant sur une goutte d'eau qui tombe, fait un travail positif.
2. Si la direction de la force et le mouvement du corps sont opposés, un travail négatif est effectué.
Par exemple : la force de gravité agissant sur un ballon montant fait un travail négatif.
Si plusieurs forces agissent sur un corps, alors le travail total de toutes les forces est égal au travail de la force résultante.
Unités de travail
En l'honneur du scientifique anglais D. Joule, l'unité de travail a été nommée 1 Joule.
Dans le système international d'unités (SI) :
[A] = J = Nm
1J = 1N 1m
Le travail mécanique est égal à 1 J si, sous l'influence d'une force de 1 N, le corps se déplace de 1 m dans la direction de cette force.
En volant du pouce d'une personne à l'index
un moustique fonctionne - 0 000 000 000 000 000 000 000 000 001 J.
Le cœur humain effectue environ 1 J de travail en une contraction, ce qui correspond au travail effectué lors du levage d'une charge de 10 kg à une hauteur de 1 cm.
AU TRAVAIL, LES AMIS !
Tout corps qui bouge peut être décrit comme un travail. En d'autres termes, il caractérise l'action des forces.
Le travail est défini comme :
Le produit du module de force et de la trajectoire parcourue par le corps, multiplié par le cosinus de l'angle entre la direction de la force et le mouvement.
Le travail se mesure en Joules :
1 [J] = = [kg* m2/s2]
Par exemple, le corps A, sous l'influence d'une force de 5 N, a dépassé 10 m. Déterminez le travail effectué par le corps.
Puisque la direction du mouvement et l'action de la force sont les mêmes, l'angle entre le vecteur force et le vecteur déplacement sera de 0°. La formule est simplifiée car le cosinus d'un angle à 0° vaut 1.
En substituant les paramètres initiaux dans la formule, on trouve :
A= 15 J.
Prenons un autre exemple, un corps d'une masse de 2 kg, se déplaçant avec une accélération de 6 m / s2, a dépassé 10 m. Déterminez le travail effectué par le corps s'il se déplaçait vers le haut le long d'un plan incliné à un angle de 60 °.
Pour commencer, on calcule quelle force doit être appliquée pour informer le corps d'une accélération de 6 m/s2.
F = 2 kg * 6 m/s2 = 12 H.
Sous l'action d'une force de 12H, le corps a parcouru 10 m, le travail peut être calculé selon la formule déjà connue :
Où, a est égal à 30°. En substituant les données initiales dans la formule, on obtient :
A = 103,2 J.
Du pouvoir
De nombreuses machines de mécanismes effectuent le même travail pendant une période de temps différente. Pour les comparer, la notion de puissance est introduite.
La puissance est une valeur qui indique la quantité de travail effectuée par unité de temps.
La puissance se mesure en watts, d'après l'ingénieur écossais James Watt.
1 [Watt] = 1 [J/s].
Par exemple, une grande grue a soulevé une charge pesant 10 tonnes à une hauteur de 30 m en 1 minute. Une petite grue a soulevé 2 tonnes de briques à la même hauteur en 1 minute. Comparez les capacités des grues.
Définir le travail effectué par les grues. La charge monte de 30 m, tout en surmontant la force de gravité, de sorte que la force dépensée pour soulever la charge sera égale à la force d'interaction entre la Terre et la charge (F = m * g). Et le travail est le produit des forces et de la distance parcourue par les marchandises, c'est-à-dire la hauteur.
Pour une grande grue A1 = 10 000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 3 000 000 J, et pour une petite grue A2 = 2 000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 600 000 J.
La puissance peut être calculée en divisant le travail par le temps. Les deux grues ont levé la charge en 1 min (60 sec).
D'ici:
N1 = 3 000 000 J/60 s = 50 000 W = 50 kW.
N2 = 600 000 J / 60 s = 10 000 W = 10 kW.
D'après les données ci-dessus, on voit clairement que la première grue est 5 fois plus puissante que la seconde.
« Physique - 10e année "
La loi de conservation de l'énergie est une loi fondamentale de la nature qui permet de décrire la plupart des phénomènes qui se produisent.
La description du mouvement des corps est également possible à l'aide de concepts de dynamique tels que le travail et l'énergie.
Rappelez-vous ce que sont le travail et la puissance en physique.
Ces concepts coïncident-ils avec les idées de tous les jours à leur sujet ?
Toutes nos actions quotidiennes se résument au fait qu'à l'aide de muscles, soit nous mettons en mouvement les corps environnants et entretenons ce mouvement, soit nous arrêtons les corps en mouvement.
Ces corps sont des outils (marteau, stylo, scie), dans les jeux - balles, rondelles, pièces d'échecs. Dans la production et l'agriculture, les gens mettent également des outils en mouvement.
L'utilisation de machines augmente considérablement la productivité du travail en raison de l'utilisation de moteurs.
Le but de tout moteur est de mettre les corps en mouvement et de maintenir ce mouvement, malgré le freinage à la fois par frottement ordinaire et par résistance "de travail" (le couteau doit non seulement glisser sur le métal, mais, en s'y écrasant, enlever les copeaux; la charrue doit ameublir la terre, etc.). Dans ce cas, une force doit agir sur le mobile du côté du moteur.
Le travail se fait toujours dans la nature lorsqu'une force (ou plusieurs forces) d'un autre corps (d'autres corps) agit sur un corps dans le sens de son mouvement ou contre lui.
La force gravitationnelle fonctionne lorsque la pluie tombe ou qu'une pierre tombe d'une falaise. En même temps, le travail est effectué par la force de résistance agissant sur les gouttes qui tombent ou sur la pierre du côté de l'air. La force élastique fonctionne également lorsqu'un arbre plié par le vent se redresse.
Définition du poste.
Deuxième loi de Newton sous forme impulsive ∆=∆t permet de déterminer comment la vitesse du corps change en valeur absolue et en direction, si une force agit sur lui pendant le temps Δt.
L'impact sur les corps des forces, entraînant une modification du module de leur vitesse, est caractérisé par une valeur qui dépend à la fois des forces et des déplacements des corps. Cette grandeur en mécanique s'appelle travail de force.
Le changement modulo de vitesse n'est possible que lorsque la projection de la force F r sur la direction du mouvement du corps est non nulle. C'est cette projection qui détermine l'action de la force qui modifie la vitesse du corps modulo. Elle fait le travail. Par conséquent, le travail peut être considéré comme le produit de la projection de la force F r par le module de déplacement |Δ| (Fig. 5.1):
À = F r |Δ|. (5.1)
Si l'angle entre la force et le déplacement est noté α, alors F r = Fcosα.
Le travail est donc égal à :
A = |Δ|cosα. (5.2)
Notre conception quotidienne du travail diffère de la définition du travail en physique. Vous tenez une lourde valise et il vous semble que vous travaillez. Cependant, du point de vue de la physique, votre travail est égal à zéro.
Le travail d'une force constante est égal au produit des modules de force et du déplacement du point d'application de la force et du cosinus de l'angle entre eux.
Dans le cas général, lorsqu'un corps rigide se déplace, les déplacements de ses différents points sont différents, mais pour déterminer le travail d'une force, on Δ comprendre le mouvement de son point d'application. Dans le mouvement de translation d'un corps rigide, le déplacement de tous ses points coïncide avec le déplacement du point d'application de la force.
Le travail, contrairement à la force et au déplacement, n'est pas un vecteur, mais une grandeur scalaire. Il peut être positif, négatif ou nul.
Le signe du travail est déterminé par le signe du cosinus de l'angle entre la force et le déplacement. Si a< 90°, то А >0, car le cosinus des angles aigus est positif. Pour α > 90°, le travail est négatif puisque le cosinus des angles obtus est négatif. A α = 90° (la force est perpendiculaire au déplacement), aucun travail n'est effectué.
Si plusieurs forces agissent sur le corps, alors la projection de la force résultante sur le déplacement est égale à la somme des projections des forces individuelles :
F r = F 1r + F 2r + ... .
Par conséquent, pour le travail de la force résultante, on obtient
A = F 1r |Δ| + F 2r |Δ| + ... = UNE 1 + UNE 2 + .... (5.3)
Si plusieurs forces agissent sur le corps, alors le travail total (la somme algébrique du travail de toutes les forces) est égal au travail de la force résultante.
Le travail effectué par la force peut être représenté graphiquement. Expliquons cela en décrivant sur la figure la dépendance de la projection de la force sur la coordonnée du corps lorsqu'il se déplace en ligne droite.
Laissez le corps se déplacer le long de l'axe OX (Fig. 5.2), puis
Fcosα = F x , |Δ| = ∆x.
Pour le travail de la force, on obtient
À = F|Δ|cosα = F x Δx.
De toute évidence, l'aire du rectangle ombré sur la figure (5.3, a) est numériquement égale au travail effectué lorsque le corps se déplace d'un point de coordonnée x1 à un point de coordonnée x2.
La formule (5.1) est valide lorsque la projection de la force sur le déplacement est constante. Dans le cas d'une trajectoire courbe, force constante ou variable, on divise la trajectoire en petits segments, qui peuvent être considérés comme rectilignes, et la projection de la force sur un petit déplacement Δ - permanent.
Ensuite, en calculant le travail effectué sur chaque déplacement Δ
puis en résumant ces travaux, nous déterminons le travail de la force sur le déplacement final (Fig. 5.3, b). Unité de travail.
L'unité de travail peut être définie à l'aide de la formule de base (5.2). Si, lors du déplacement d'un corps par unité de longueur, une force agit sur lui, dont le module est égal à un, et la direction de la force coïncide avec la direction du mouvement de son point d'application (α = 0), alors le travail sera égal à un. Dans le Système International (SI), l'unité de travail est le joule (noté J) :
1 J = 1 N 1 m = 1 N m.
Joule est le travail effectué par une force de 1 N à un déplacement de 1 si les directions de la force et du déplacement coïncident.
Plusieurs unités de travail sont souvent utilisées - kilojoule et mégajoule :
1kJ = 1000J,
1 MJ = 1000000 J.
Le travail peut être effectué sur une longue période de temps ou sur une très petite période. Dans la pratique, cependant, il est loin d'être indifférent que le travail puisse être fait rapidement ou lentement. Le temps pendant lequel le travail est effectué détermine les performances de tout moteur. Un petit moteur électrique peut faire beaucoup de travail, mais cela prendra beaucoup de temps. Par conséquent, avec le travail, une valeur est introduite qui caractérise la vitesse à laquelle il est produit - la puissance.
La puissance est le rapport du travail A à l'intervalle de temps Δt pendant lequel ce travail est effectué, c'est-à-dire que la puissance est le taux de travail :
En substituant dans la formule (5.4) au lieu du travail A son expression (5.2), on obtient
Ainsi, si la force et la vitesse du corps sont constantes, alors la puissance est égale au produit du module du vecteur force par le module du vecteur vitesse et du cosinus de l'angle entre les directions de ces vecteurs. Si ces grandeurs sont variables, alors par la formule (5.4) on peut déterminer la puissance moyenne de manière similaire à la détermination de la vitesse moyenne d'un corps.
Le concept de puissance est introduit pour évaluer le travail par unité de temps effectué par un mécanisme (pompe, grue, moteur de machine, etc.). Par conséquent, dans les formules (5.4) et (5.5), on entend toujours la force de poussée.
En SI, la puissance est exprimée en termes de watt (W).
La puissance est de 1 W si le travail égal à 1 J est effectué en 1 s.
En plus du watt, des unités de puissance plus grandes (plusieurs) sont utilisées :
1 kW (kilowatt) = 1000 W,
1 MW (mégawatt) = 1 000 000 W.