Работа и мощность. Энергия — История

Механическая работа Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы. Работой, совершаемой постоянной силой F, называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла между векторами силы F и перемещения S: Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 ньютон на перемещении 1 метр в направлении действия силы. Если же сила изменяется с течением времени, то для нахождения работы строят график зависимости силы от перемещения и находят площадь фигуры под графиком – это и есть работа: Примером силы, модуль которой зависит от координаты (перемещения), может служить сила упругости пружины, подчиняющаяся закону Гука (Fупр = kx).   Мощность Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью. Мощность P (иногда обозначают буквой N) – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа: По этой формуле рассчитывается средняя мощность, т.е. мощность обобщенно характеризующая процесс. Итак, работу можно выражать и через мощность: A = Pt (если конечно известна мощность и время совершения работы). Единица мощности называется ватт (Вт) или 1 джоуль за 1 секунду. Если движение равномерное, то: По этой формуле мы можем рассчитать мгновенную мощность (мощность в данный момент времени), если вместо скорости подставим в формулу значение мгновенной скорости. Как узнать, какую мощность считать? Если в задаче спрашивают мощность в момент времени или в какой-то точке пространства, то считается мгновенная. Если спрашивают про мощность за какой-то промежуток времени или участок пути, то ищите среднюю мощность. КПД – коэффициент полезного действия, равен отношению полезной работы к затраченной, либо же полезной мощности к затраченной: Какая работа полезная, а какая затраченная определяется из условия конкретной задачи путем логического рассуждения. К примеру, если подъемный кран совершает работу по подъему груза на некоторую высоту, то полезной будет работа по поднятию груза (так как именно ради нее создан кран), а затраченной – работа, совершенная электродвигателем крана. Итак, полезная и затраченная мощность не имеют строгого определения, и находятся логическим рассуждением. В каждой задаче мы сами должны определить, что в этой задаче было целью совершения работы (полезная работа или мощность), а что было механизмом или способом совершения всей работы (затраченная мощность или работа). В общем случае КПД показывает, как эффективно механизм преобразует один вид энергии в другой. Если мощность со временем изменяется, то работу находят как площадь фигуры под графиком зависимости мощности от времени: ссылка на источник:https://educon. by/index.php/materials/phys/energy   ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ: К брус­ку при­кре­пи­ли ди­на­мо­метр и пе­ре­ме­сти­ли бру­сок на рас­сто­я­ние 30 см. По­ка­за­ния ди­на­мо­мет­ра равны 0,8 Н. Найти ра­бо­ту силы тяги по пе­ре­ме­ще­нию брус­ка (рис. 1). Рис 1. К за­да­че №1 Пре­жде всего за­пи­шем крат­кое усло­вие за­да­чи и по­за­бо­тим­ся, чтобы все дан­ные были вы­ра­же­ны в си­сте­ме СИ (рис. 2). Рис 2. Крат­кое усло­вие за­да­чи №1 Для вы­чис­ле­ния ра­бо­ты вос­поль­зу­ем­ся фор­му­лой  Пол­ное ре­ше­ние за­да­чи вы­гля­дит так (рис. 3).

Электрический ток.Работа, мощность | От урока до экзамена

Кристаллическая решётка

Электрический ток.        Все металлы являются проводниками электрического тока. Они состоят из пространственной кристаллической решетки, узлы которой совпадают с центрами положительных ионов. Вокруг ионов хаотически движутся свободные электроны.

В металлах электронная проводимость

Электрическим током в металлах называется упорядоченное движение свободных электронов. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

Электрические заряды могут двигаться упорядоченно под действием электрического поля, поэтому условием для существования эл. тока является наличие электрического поля и свободных носителей эл.заряда.

     Сила тока численно равна заряду, протекающему через данное поперечное сечение проводника в единицу времени.  

Ток называется постоянным, если сила тока и его направление не изменяется с течением времени.

I = 1 Кл/с = 1 А

1 ампер (А) равен силе постоянного тока, при котором через любое поперечное сечение проводника за 1 с протекает 1 Кл электричества.                 I = q₀ nvS                                             Силу тока в цепи измеряют амперметром.  Условное обозначение в цепи

Работа и мощность тока.      Электрический ток снабжает нас энергией. Она возникает за счёт работы электрического поля по передвижению свободных зарядов в проводнике. Рассмотрим участок цепи, по которому течёт ток

I. Напряжение на участке обозначим U, сопротивление участка равно R. При протекании тока по однородному участку цепи электрическое поле совершает работу. За время Δt по цепи протекает заряд Δq = I Δt. Электрическое поле на выделенном участке совершает работу.  ΔA  = U I Δt  — эту работу называют работой электрического тока. За счёт работы на рассматриваемом участке может совершаться механическая работа; могут также протекать химические реакции. Если этого нет, то работа эл. поля приводит только к нагреванию проводника. Работа тока равна количеству теплоты, выделяемому проводником с током:  — это закон Джоуля — Ленца  

Мощность электрического тока равна отношению работы тока ΔA к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена на данном участке:    P = IU  или                .  Работа электрического тока в СИ выражается в джоулях

 (Дж), мощность – в ваттах (Вт).

Закон Ома для замкнутой цепи.          Источник тока имеет ЭДС () и сопротивление (r), которое называют внутренним. Электродвижущей силой (ЭДС) называется отношение работы сторонних сил по перемещению заряда q вдоль цепи, к значению этого заряда  (1В=1Дж/1Кл). Рассмотрим теперь замкнутую (полную) цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой  и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R.

 (R+r) — полное сопротивление цепи.  Закон Ома для полной цепи записывается в виде   или Сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

 

Опубликовано 29/05/201510/12/2020Автор adminРубрики экзаменационные билеты по физикеМетки Билет №15, закон Ома для полной цепи, работа и мощность в цепи постоянного тока, электрический ток

Как связаны рабочая энергия и мощность?

Работа, энергия и мощность — три важных понятия в области физики. Работа всех сил равна изменению кинетической энергии. Работа, например, относится к общему количеству энергии, которая передается в систему или из системы силой. Он измеряется в джоулях и является скалярной величиной. Работу лучше всего описать как происходящую, когда сила перемещается на определенное расстояние за время.

Всякий раз, когда сила заставляет объект двигаться, работа выполнена. Но прежде чем вы сможете выполнять работу, всегда требуется некоторая степень энергии за раз. Например, когда человек работает, он получает энергию из пищи, которую ест. В случае машин энергия получается из топлива. В этой статье мы хотим узнать, как связаны работа, энергия и сила.

Как связаны рабочая энергия и мощность?

По определению, Энергия — это способность выполнить работ. Это означает, что его влияние, которое объект будет использовать для приложения силы к объекту, чтобы сместить его, что приведет к изменению его положения. Работа – это действие, совершаемое при перемещении объекта путем приложения к нему определенной силы. Делая это, можно было бы ожидать изменения положения. Мощность — это скорость, с которой выполняется работа, или количество работы, выполняемой за единицу времени.

Исходя из этих определений, можно с уверенностью сказать, что энергия является основной потребностью для выполнения работы. Мощность – это количество работы, выполненной за определенный период времени. Работа над другим и представляет собой действие, необходимое для осуществления изменения положения объекта. Вам нужна энергия, чтобы выполнять работу, а мощность — это скорость выполнения работы, а энергия — это потенциал для выполнения работы.

Что такое работа?

Обычно работа совершается, когда сила приводит к движению. Например, когда человек поднимается по лестнице. В этой ситуации человек выполнил работу, потому что он движется против силы тяжести. Работа, совершаемая любой силой, зависит от определенного фактора. К факторам относится расстояние, на которое тело перемещается в направлении действия силы. Второй фактор – сила. Работа есть мера произведения перемещения и силы тела вдоль направления действия силы. Работа = F * S, где F — сила, а S — расстояние. Если тело перемещается на расстояние под действием действующей на него силы, работа будет равна FS Cos Tita.

Условие, необходимое для того, чтобы сила совершала работу, состоит в том, что она должна приводить к движению объекта. Это означает, что если расстояние, на которое перемещается объект, равно нулю, то работа, совершаемая им, равна нулю. Работа, совершаемая над самим человеком, не равна нулю. Это потому, что действие, которое он предпринимает, неизбежно будет стоить ему энергии и, таким образом, утомит его.

Другой пример — ситуация, когда мужчина стоит на автобусной остановке с тяжелым чемоданом. Есть все шансы, что он устанет не потому, что делает какую-то работу, а из-за чемодана, который держит мужчина.

Каковы последствия работы против силы тяжести?

Когда работа совершается против силы тяжести, совершаемая работа всегда равна произведению вертикального расстояния и веса поднятого тела. Таким образом, при подъеме тела совершается работа = расстояние по вертикали * вес тела. Следовательно, W=m*g*h.

Что такое концепция энергии?

Энергия — это способность тела совершать работу. Обратите внимание, что энергия является скалярной величиной, что означает, что она не имеет направления, но имеет размер. Энергия, необходимая для выполнения работы в один джоуль, равна энергии в один джоуль. Энергия, которую тело развивает в результате совершенной работы, является механической. Эта энергия сгруппирована в два типа: кинетическую энергию и потенциальную энергию. Кроме того, энергия, которой обладает тело из-за своего положения над землей, является гравитационной потенциальной энергией. Кроме того, энергия, которой обладает тело из-за его размера и формы, является его упругой потенциальной энергией.

Кинетическая энергия — это энергия, которой тело обладает благодаря своему движению. Кроме того, если тело массой m движется со скоростью V, кинетическая энергия будет равна половине массы, умноженной на квадрат скорости. Это означает, что когда масса тела удваивается, это означает, что кинетическая энергия также удваивается. Кроме того, если масса указанного тела уменьшится вдвое, это означает, что его кинетическая энергия также уменьшится вдвое. Если скорость тела увеличится вдвое, кинетическая энергия увеличится в четыре раза. А если скорость тела уменьшится вдвое, то его кинетическая энергия станет четвертью.

Какая связь между кинетической энергией и импульсом?

K.E= квадрат импульса, деленный на 2m. р=импульс=мв. Когда вы удваиваете импульс, кинетическая энергия увеличивается в четыре раза.

Что такое концепция власти?

Мощность — это скорость, с которой выполняется работа, и это скалярная величина. Таким образом, мощность равна произведенной работе, деленной на затраченное время. При выполнении работы происходит потребление равного количества энергии. Вот почему мощность также определяется как скорость потребления энергии. Единицей мощности является ватт, а один ватт — это мощность прибора, который работает со скоростью один джоуль в секунду. Другой единицей измерения мощности является лошадиная сила, равная 746 Вт.

Что такое принцип сохранения энергии?

Одной из основных особенностей энергии является то, что она не может быть ни уничтожена, ни создана. Но он может переходить из одного состояния в другое. Всякий раз, когда мы используем энергию в одной форме, а равное количество энергии производится в другой форме. Вот почему общая энергия в мире остается неизменной.

Какова история термина «энергия»?

Слово «энергия» происходит от греческого слова, которое римляне перевели как «энергия». Впервые он появился в работах Аристотеля в 4 веке до нашей эры. Термин «Энергия» имел качественный аспект, который был достаточно широким, чтобы учитывать определенные идеи, такие как удовольствие и счастье. К 17 веку было сделано предложение о живой силе, которая была определена как произведение массы объекта на квадрат его скорости. Чтобы рассмотреть замедление из-за трения, Лейбниц выдвинул теорию о том, что тепловая энергия возникает в результате случайного движения компонентов материи. Прошло около века, прежде чем эта теория была принята.

Какая польза от знания взаимосвязи между работой, энергией и мощностью?

Мы живем в такое время, когда наука и технологии определяют все, что мы делаем. Реальность такова, что каждый аспект нашей жизни так или иначе связан с принципами науки. Когда мы зажигаем спичку, строим дом, едим нашу еду. Всегда есть проделанная работа, потребляемая мощность и израсходованная энергия. Достаточно сказать, что принципы физики являются неотъемлемой частью жизни, какой мы ее знаем.

Физика больше фокусируется на природе окружающего мира, используя математический подход. Физика обычно считается одним из самых сложных предметов, преподаваемых в нескольких школах. Зависимость общества от технологий еще больше подчеркивает важность физики в нашей повседневной жизни. Открытия, сделанные в области физики, являются одной из причин того, почему общество, которое мы имеем сегодня, приобрело некоторые позиции. Определенные открытия, такие как электричество, магнетизм и проводники, сделали возможными такие вещи, как компьютеры, телевидение и телефоны. Транспортные средства, такие как телекоммуникации и самолеты, помогли еще больше интегрировать мир.

Фактом является то, что науки, особенно физика, будут играть ключевую роль в росте и развитии общества.

Заключение

Нам удалось установить взаимосвязь между мощностью, работой и энергией. мы также смогли рассмотреть основные черты каждой концепции. Важно отметить тот факт, что каждое понятие имеет свои уникальные особенности. Понимание этих особенностей должно помочь вам стать лучше.

Вам может понравиться и эта статья:

Как сегодня используется паровая машина?

4 совета по смене поставщика электроэнергии

Причины пониженного энергопотребления у мужчин и варианты лечения

 

Работа – Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Работа — это передача механической энергии от одного объекта к другому. Поскольку работа есть движение энергии, она измеряется в тех же единицах, что и энергия: в джоулях (Дж). Определение работы в контексте физики сильно отличается от того, как оно используется в повседневной жизни человека, и выглядит следующим образом: ^[1]

Работа совершается при приложении силы к объекту на расстоянии.

Это означает, что когда сила прикладывается к объекту на расстоянии, это влияет на общую энергию объекта. Объект либо ускорится, либо замедлится, что приведет к изменению его кинетической энергии (см. рис. 1), либо у него будет изменена потенциальная энергия, если, например, его подняли на определенную высоту под действием силы тяжести. ^[1]

Рис. 1. Питчер работает с бейсбольным мячом, чтобы увеличить его кинетическую энергию. Его рука отводится назад, насколько это возможно, а затем вперед, насколько это возможно, чтобы максимизировать расстояние, на которое была применена сила.

^[2]

Работа также выходит за рамки того, что человек может физически увидеть. Это также может повлиять на микроскопические свойства системы, такие как температура. В 1843 году эту идею начали исследовать ученые, ^[3] , и ее результаты привели к формулировке того, что сейчас известно как термодинамика. Выполнение работы над системой может повлиять на ее внутреннюю энергию точно так же, как добавление тепла. Однако эти два процесса принципиально различаются, и их можно изучить на странице «Тепло против работы».

Все описанные до сих пор случаи влияния работы на систему можно суммировать в одном уравнении:

[1]

[математика]W=\Delta K + \Delta U + \Delta E_{th }[/math]

Это уравнение говорит, что работа ([math]W[/math]) может изменить ([math]\Delta[/math]) кинетическую энергию системы ([math]K[/math]), потенциальная энергия ([math]U[/math]), тепловая энергия ([math]E_{th}[/math]) или любая их комбинация.

Фактическую проделанную работу можно рассчитать по следующей формуле: ^[4]

[математика]W = \vec{F} \cdot \vec{d}[/math]

Где

• [math]W[/math] работа или изменение механической энергии, измеряемое в джоулях (Дж)
• [math]F[/math] — сила, измеряемая в ньютонах (Н)
• [math]d[/math] — смещение объекта

Стрелки над силой и смещением указывают, что они являются векторами. Это означает, что у них есть связанное с ними направление, которое имеет важные последствия для того, сколько работы выполняется с объектом. Если оба направления одинаковы, как на рисунке 1, энергия системы увеличится, что означает совершение положительной работы. Если направления противоположны, например, сила трения и сопротивление воздуха движущейся машине, энергия системы уменьшится, что приведет к отрицательной работе.

С точки зрения физики работа никогда не является чем-то, что есть у объекта. Это всего лишь то, что один объект делает с другим. Работа изменяет количество механической и внутренней энергии, которой обладают объекты. Когда работа

совершается над системой или объектом, к нему добавляется энергия. Когда работа совершается 90 093 на 90 094, система или объект отдает часть своей энергии чему-то другому.

Бросание мяча означает, что рука прикладывает силу, когда рука качается вперед. Прикладывая силу к мячу на этом расстоянии, рука совершает работу над мячом, и мяч приобретает кинетическую энергию. Это то, что дает ему скорость.

Математические отношения между полной работой и полной энергией описываются теоремой работы-энергии и сохранением энергии. Простые машины могут изменить величину силы, необходимой для перемещения объекта, но сила должна быть приложена на большее расстояние; они не меняют объем проделанной работы.

Ссылки

1. ↑ ^{1.0 1.1 1.2} Р. Д. Найт, «Работа и кинетическая энергия» в Физика для ученых и инженеров: стратегический подход, 3-е изд. Сан-Франциско, США: Pearson Addison-Wesley, 2008 г., глава 11, разделы 2 и 3, стр. 278–301.
2. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/25/Baseball_pitching_motion_2004.jpg
3. ↑ Гиперфизика, Механическая эквивалентность тепла [Онлайн], Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/heat.html#c3
4. ↑ Р. Неф. (2015, 21 июня) Работа Онлайн. Доступно: http://hyperphysics.