งานเครื่องกลของนักฟิสิกส์ งานแห่งกำลัง
กระแสไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ในอนาคตเพื่อวัตถุประสงค์บางอย่างในการทำงานบางประเภท ต้องขอบคุณไฟฟ้าที่ทำให้อุปกรณ์ อุปกรณ์ และอุปกรณ์ทั้งหมดทำงาน งานนี้แสดงถึงความพยายามบางอย่างในการเคลื่อนย้าย ค่าไฟฟ้าเป็นระยะทางที่กำหนด ตามอัตภาพ งานดังกล่าวภายในส่วนของวงจรจะเท่ากับค่าตัวเลขของแรงดันไฟฟ้าในส่วนนี้
ในการคำนวณที่จำเป็น คุณจำเป็นต้องทราบวิธีการวัดการทำงานของกระแสไฟฟ้า การคำนวณทั้งหมดดำเนินการตามข้อมูลเริ่มต้นที่ได้รับโดยใช้เครื่องมือวัด ยิ่งประจุมีขนาดใหญ่เท่าใดก็ยิ่งต้องใช้ความพยายามมากขึ้นในการเคลื่อนย้ายและจะทำงานได้มากขึ้นเท่านั้น
งานปัจจุบันเรียกว่าอะไร?
กระแสไฟฟ้าก็เหมือนกับ ปริมาณทางกายภาพในตัวมันเองไม่มีนัยสำคัญในทางปฏิบัติ ปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือผลกระทบของกระแสซึ่งมีลักษณะเฉพาะตามงานที่ทำ งานนี้แสดงถึงการกระทำบางอย่างในระหว่างที่พลังงานประเภทหนึ่งถูกเปลี่ยนไปสู่อีกประเภทหนึ่ง ตัวอย่างเช่น พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลโดยการหมุนเพลามอเตอร์ งานนั้นเอง กระแสไฟฟ้าประกอบด้วยการเคลื่อนที่ของประจุในตัวนำภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า ในความเป็นจริง งานทั้งหมดของอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่นั้นกระทำโดยสนามไฟฟ้า
ในการคำนวณจะต้องได้รับสูตรการทำงานของกระแสไฟฟ้า ในการรวบรวมสูตร คุณจะต้องมีพารามิเตอร์ เช่น ความแรงของกระแสและ เนื่องจากงานที่ทำโดยกระแสไฟฟ้าและงานที่ทำโดยสนามไฟฟ้าเป็นสิ่งเดียวกัน จึงแสดงเป็นผลคูณของแรงดันไฟฟ้าและประจุที่ไหลในตัวนำ นั่นคือ A = Uq สูตรนี้มาจากความสัมพันธ์ที่กำหนดแรงดันไฟฟ้าในตัวนำ: U = A/q แรงดันไฟฟ้าแสดงถึงงานที่ทำโดยสนามไฟฟ้า A เพื่อขนส่งอนุภาคที่มีประจุ q
อนุภาคที่มีประจุหรือประจุนั้นจะแสดงเป็นผลคูณของความแรงในปัจจุบันและเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ของประจุนี้ไปตามตัวนำ: q = It ในสูตรนี้ ใช้ความสัมพันธ์สำหรับความแรงของกระแสไฟฟ้าในตัวนำ: I = q/t นั่นคือมันคืออัตราส่วนของประจุต่อระยะเวลาที่ประจุผ่านหน้าตัดของตัวนำ ในรูปแบบสุดท้าย สูตรการทำงานของกระแสไฟฟ้าจะมีลักษณะเหมือนผลคูณของปริมาณที่ทราบ: A = UIt
งานของกระแสไฟฟ้าวัดในหน่วยใด
ก่อนที่จะตอบคำถามเกี่ยวกับวิธีการวัดการทำงานของกระแสไฟฟ้าโดยตรงจำเป็นต้องรวบรวมหน่วยการวัดปริมาณทางกายภาพทั้งหมดที่คำนวณพารามิเตอร์นี้ งานใดๆ ดังนั้นหน่วยวัดปริมาณนี้จะเป็น 1 จูล (1 J) แรงดันไฟฟ้าวัดเป็นโวลต์ กระแสวัดเป็นแอมแปร์ และเวลาวัดเป็นวินาที ดังนั้นหน่วยวัดจะมีลักษณะดังนี้ ดังต่อไปนี้: 1 เจ = 1V x 1A x 1s
ขึ้นอยู่กับหน่วยการวัดที่ได้รับ งานของกระแสไฟฟ้าจะถูกกำหนดเป็นผลคูณของความแรงของกระแสในส่วนของวงจร แรงดันไฟฟ้าที่ปลายของส่วน และระยะเวลาที่กระแสไหลผ่าน ตัวนำ
การวัดทำได้โดยใช้โวลต์มิเตอร์และนาฬิกา อุปกรณ์เหล่านี้ช่วยให้คุณสามารถแก้ปัญหาวิธีค้นหาค่าที่แน่นอนของพารามิเตอร์ที่กำหนดได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเชื่อมต่อแอมป์มิเตอร์และโวลต์มิเตอร์เข้ากับวงจรจำเป็นต้องตรวจสอบการอ่านตามระยะเวลาที่กำหนด ข้อมูลที่ได้รับจะถูกแทรกลงในสูตรหลังจากนั้นจะแสดงผลลัพธ์สุดท้าย
ฟังก์ชั่นของอุปกรณ์ทั้งสามจะรวมอยู่ในมิเตอร์ไฟฟ้าที่คำนึงถึงพลังงานที่ใช้และในความเป็นจริงงานที่ทำโดยกระแสไฟฟ้า ที่นี่ใช้อีกหน่วยหนึ่ง - 1 kW x h ซึ่งหมายถึงปริมาณงานที่ทำได้ในระหว่างหน่วยเวลาด้วย
ถ้าแรงกระทำต่อร่างกาย แรงนี้ก็จะทำงานเพื่อขยับร่างกาย ก่อนที่จะกำหนดงานระหว่างการเคลื่อนที่โค้งของจุดวัสดุ ให้เราพิจารณากรณีพิเศษ:
ในกรณีนี้งานเครื่องกล ก เท่ากับ:
ก=
เอฟ สกอส=
,
หรือ A = Fcos× ส = เอฟ ส × ส,
ที่ไหนเอฟ ส – การฉายภาพ ความแข็งแกร่ง ย้าย. ในกรณีนี้ เอฟ ส = ค่าคงที่, และ ความหมายทางเรขาคณิตงาน กคือพื้นที่ของสี่เหลี่ยมที่สร้างด้วยพิกัด เอฟ ส , , ส.
เรามาพลอตการฉายแรงต่อทิศทางการเคลื่อนที่กันดีกว่า เอฟ สเป็นฟังก์ชันของการกระจัด s ให้เราแทนการกระจัดทั้งหมดเป็นผลรวมของการกระจัดเล็ก n อัน
. สำหรับตัวเล็ก ฉัน
-การเคลื่อนไหวครั้งที่
งานก็เท่าเทียมกัน
หรือพื้นที่สี่เหลี่ยมคางหมูแรเงาในรูป
ทำงานทางกลให้เสร็จสิ้นเพื่อย้ายจากจุดหนึ่ง 1 อย่างแน่นอน 2 จะเท่ากับ:
.
ค่าภายใต้อินทิกรัลจะแสดงถึงงานเบื้องต้นของการกระจัดที่เล็กที่สุด
:
- งานพื้นฐาน.
เราแบ่งวิถีการเคลื่อนที่ของจุดวัตถุออกเป็นการเคลื่อนไหวที่น้อยมาก และงานอันทรงพลัง โดยการย้ายจุดวัสดุจากจุดหนึ่ง 1 อย่างแน่นอน 2 กำหนดให้เป็นอินทิกรัลส่วนโค้ง:
–ทำงานในการเคลื่อนที่แบบโค้ง
ตัวอย่างที่ 1:
งานแรงโน้มถ่วง
ระหว่างการเคลื่อนที่เป็นเส้นโค้งของจุดวัสดุ
.
ไกลออกไป ยังไง ค่าคงที่สามารถดึงออกจากเครื่องหมายอินทิกรัลและอินทิกรัลได้ ตามรูปจะแสดงถึงการกระจัดทั้งหมด . .
ถ้าเราแทนความสูงของจุด 1 จากพื้นผิวโลกผ่านทาง และความสูงของจุด 2 ผ่าน , ที่
เราจะเห็นว่าในกรณีนี้งานถูกกำหนดโดยตำแหน่งของจุดวัสดุในช่วงเวลาเริ่มต้นและช่วงเวลาสุดท้าย และไม่ขึ้นอยู่กับรูปร่างของวิถีหรือเส้นทาง งานที่ทำโดยแรงโน้มถ่วงในเส้นทางปิดจะเป็นศูนย์:
.
กองกำลังที่ทำงานบนเส้นทางปิดเป็นศูนย์จะถูกเรียกซึ่งอนุรักษ์นิยม .
ตัวอย่างที่ 2 : งานที่ทำโดยแรงเสียดทาน
นี่คือตัวอย่างของพลังที่ไม่อนุรักษ์นิยม เพื่อแสดงให้เห็นสิ่งนี้ ก็เพียงพอที่จะพิจารณางานเบื้องต้นของแรงเสียดทาน:
,
เหล่านั้น. งานที่ทำโดยแรงเสียดทานจะมีปริมาณเป็นลบเสมอและไม่สามารถเท่ากับศูนย์บนเส้นทางปิดได้ เรียกว่างานที่ทำต่อหน่วยเวลา พลัง. หากในช่วงเวลาดังกล่าว
งานกำลังทำอยู่
แล้วพลังก็เท่ากัน
–พลังกล.
การเอาไป
เช่น
,
เราได้รับการแสดงออกถึงพลัง:
.
หน่วย SI ของงานคือจูล:
= 1 เจ = 1 นิวตัน 1 เมตร และหน่วยของกำลังคือวัตต์: 1 W = 1 J/s
พลังงานกล
พลังงานเป็นการวัดเชิงปริมาณโดยทั่วไปของการเคลื่อนที่ของอันตรกิริยาของสสารทุกประเภท พลังงานจะไม่หายไปและไม่ได้เกิดขึ้นจากความว่างเปล่า มันสามารถผ่านจากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น แนวคิดเรื่องพลังงานเชื่อมโยงปรากฏการณ์ทั้งหมดในธรรมชาติเข้าด้วยกัน ตามรูปแบบการเคลื่อนที่ต่าง ๆ ของสสาร จะพิจารณาพลังงานประเภทต่าง ๆ - เครื่องกล, ภายใน, แม่เหล็กไฟฟ้า, นิวเคลียร์ ฯลฯ
แนวคิดเรื่องพลังงานและงานมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด เป็นที่ทราบกันดีว่างานเสร็จสิ้นเนื่องจากการสำรองพลังงาน และในทางกลับกัน คุณสามารถเพิ่มการสำรองพลังงานในอุปกรณ์ใดก็ได้โดยการทำงาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง งานคือการวัดการเปลี่ยนแปลงพลังงานในเชิงปริมาณ:
.
พลังงานก็เหมือนกับงาน วัดเป็น SI ในหน่วยจูล: [ อี]=1 เจ
พลังงานกลมีสองประเภท - จลน์และศักย์
พลังงานจลน์
(หรือพลังงานของการเคลื่อนที่) ถูกกำหนดโดยมวลและความเร็วของวัตถุที่ต้องการ พิจารณาจุดวัตถุที่เคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของแรง . การทำงานของแรงนี้จะเพิ่มพลังงานจลน์ของจุดวัตถุ
. ในกรณีนี้ ให้เราคำนวณการเพิ่มขึ้นเล็กน้อย (ส่วนต่าง) ของพลังงานจลน์:
เมื่อคำนวณแล้ว
มีการใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน
, และ
- โมดูลความเร็วของจุดวัสดุ แล้ว
สามารถแสดงเป็น:
-
- พลังงานจลน์ของจุดวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่.
การคูณและหารนิพจน์นี้ด้วย
และให้สิ่งนั้น
, เราได้รับ
-
- การเชื่อมต่อระหว่างโมเมนตัมและพลังงานจลน์ของจุดวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่.
พลังงานศักย์ (หรือพลังงานของตำแหน่งของร่างกาย) ถูกกำหนดโดยการกระทำของแรงอนุรักษ์ที่มีต่อร่างกายและขึ้นอยู่กับตำแหน่งของร่างกายเท่านั้น .
เราได้เห็นแล้วว่างานที่ทำโดยแรงโน้มถ่วง
โดยมีการเคลื่อนที่เป็นเส้นโค้งของจุดวัสดุ
สามารถแสดงเป็นผลต่างของค่าฟังก์ชันได้
, ถ่ายตรงจุด 1
และตรงจุด 2
:
.
ปรากฏว่าเมื่อใดก็ตามที่กองกำลังมีการอนุรักษ์ งานของกองกำลังเหล่านี้จะอยู่บนเส้นทาง 1
2
สามารถแสดงเป็น:
.
การทำงาน , ซึ่งขึ้นอยู่กับตำแหน่งของร่างกายเท่านั้นเรียกว่าพลังงานศักย์.
แล้วสำหรับงานประถมเราก็ได้
–งานเท่ากับการสูญเสียพลังงานศักย์.
มิฉะนั้นอาจกล่าวได้ว่างานเสร็จสิ้นเนื่องจากการสำรองพลังงานศักย์
ขนาด เท่ากับผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของอนุภาคเรียกว่าพลังงานกลทั้งหมดของร่างกาย:
–พลังงานกลทั้งหมดของร่างกาย.
โดยสรุป เราสังเกตว่าการใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน
, ส่วนต่างของพลังงานจลน์
สามารถแสดงเป็น:
.
ส่วนต่างพลังงานศักย์
ตามที่ระบุข้างต้น เท่ากับ:
.
ดังนั้นหากใช้กำลัง – แรงอนุรักษ์นิยมและไม่มีแรงภายนอกอื่นแล้ว , เช่น. ในกรณีนี้ พลังงานกลทั้งหมดของร่างกายจะถูกอนุรักษ์ไว้
ข้อมูลทางทฤษฎีพื้นฐาน
งานเครื่องกล
คุณลักษณะพลังงานของการเคลื่อนที่ได้รับการแนะนำตามแนวคิด งานเครื่องกลหรืองานบังคับ. งานที่ทำโดยใช้แรงคงที่ เอฟเรียกว่าปริมาณทางกายภาพ เท่ากับสินค้าโมดูลแรงและการเคลื่อนที่คูณด้วยโคไซน์ของมุมระหว่างเวกเตอร์แรง เอฟและการเคลื่อนไหว ส:
งานเป็นปริมาณสเกลาร์ อาจเป็นค่าบวกก็ได้ (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°) ที่ α = 90° งานที่ทำโดยแรงจะเป็นศูนย์ ในระบบ SI งานจะวัดเป็นจูล (J) จูล เท่ากับการทำงานกระทำด้วยแรง 1 นิวตัน ต่อการกระจัด 1 เมตรในทิศทางของแรง
หากแรงเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาให้หางานสร้างกราฟของแรงเทียบกับการกระจัดและค้นหาพื้นที่ของรูปใต้กราฟ - นี่คืองาน:
ตัวอย่างของแรงที่โมดูลัสขึ้นอยู่กับพิกัด (การกระจัด) คือ แรงยืดหยุ่นของสปริง ซึ่งเป็นไปตามกฎของฮุค ( เอฟควบคุม = เคเอ็กซ์).
พลัง
งานที่ทำโดยใช้แรงต่อหน่วยเวลาเรียกว่า พลัง. พลัง ป(บางครั้งแสดงด้วยตัวอักษร เอ็น) – ปริมาณทางกายภาพเท่ากับอัตราส่วนงาน กถึงช่วงระยะเวลาหนึ่ง ทีซึ่งงานนี้เสร็จเรียบร้อยแล้ว:
สูตรนี้คำนวณ กำลังเฉลี่ย, เช่น. อำนาจโดยทั่วไปเป็นตัวกำหนดลักษณะของกระบวนการ ดังนั้น งานสามารถแสดงออกมาในรูปของกำลังได้เช่นกัน: ก = พ.ต(ถ้าทราบพลังและเวลาในการทำงานแน่นอน) หน่วยของกำลังเรียกว่าวัตต์ (W) หรือ 1 จูลต่อวินาที หากการเคลื่อนไหวสม่ำเสมอ ให้:
การใช้สูตรนี้เราสามารถคำนวณได้ พลังทันที(กำลังเข้า. ช่วงเวลานี้เวลา) หากแทนที่จะเป็นความเร็ว เราแทนค่าของความเร็วขณะนั้นลงในสูตร คุณจะรู้ได้อย่างไรว่าต้องนับพลังอะไร? หากปัญหาขอพลังงานในช่วงเวลาหนึ่งหรือ ณ จุดใดจุดหนึ่งในอวกาศ ก็ถือว่าเกิดขึ้นทันที หากพวกเขาถามเกี่ยวกับพลังงานในช่วงระยะเวลาหนึ่งหรือบางส่วนของเส้นทาง ให้มองหาพลังงานโดยเฉลี่ย
ประสิทธิภาพ – ค่าสัมประสิทธิ์ การกระทำที่เป็นประโยชน์ เท่ากับอัตราส่วนของงานที่มีประโยชน์ต่อการใช้จ่ายหรือพลังงานที่มีประโยชน์ต่อการใช้จ่าย:
งานใดมีประโยชน์และงานใดสูญเปล่าจะถูกกำหนดจากเงื่อนไขของงานเฉพาะโดยใช้เหตุผลเชิงตรรกะ ตัวอย่างเช่นหากเครนทำงานในการยกของให้สูงถึงระดับหนึ่งงานที่มีประโยชน์จะเป็นงานยกของ (เนื่องจากเครนถูกสร้างขึ้นเพื่อจุดประสงค์นี้) และงานที่ใช้ไปจะเป็น งานที่ทำโดยมอเตอร์ไฟฟ้าของเครน
ดังนั้นพลังงานที่มีประโยชน์และพลังงานที่ใช้ไปจึงไม่มีคำจำกัดความที่เข้มงวดและพบได้โดยใช้เหตุผลเชิงตรรกะ ในแต่ละงานเราเองจะต้องกำหนดว่าอะไรคือเป้าหมายของการทำงาน (งานที่มีประโยชน์หรือกำลัง) และกลไกหรือวิธีการทำงานทั้งหมดคืออะไร (พลังงานหรืองานที่ใช้ไป)
โดยทั่วไป ประสิทธิภาพแสดงให้เห็นว่ากลไกสามารถแปลงพลังงานประเภทหนึ่งไปเป็นพลังงานประเภทอื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด หากกำลังเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา งานจะพบว่าเป็นพื้นที่ของรูปใต้กราฟกำลังเทียบกับเวลา:
พลังงานจลน์
ปริมาณทางกายภาพเท่ากับครึ่งหนึ่งของผลคูณของมวลกายและความเร็วยกกำลังสองเรียกว่า พลังงานจลน์ของร่างกาย (พลังงานแห่งการเคลื่อนไหว):
กล่าวคือ ถ้ารถยนต์หนัก 2,000 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 เมตร/วินาที จะมีพลังงานจลน์เท่ากับ อี k = 100 kJ และสามารถทำงานได้ 100 kJ พลังงานนี้สามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนได้ (เมื่อรถเบรก ยางล้อ ถนน และจานเบรกร้อนขึ้น) หรือนำไปใช้ในการเปลี่ยนรูปตัวรถและตัวถังที่รถชนกัน (ในอุบัติเหตุ) เมื่อคำนวณพลังงานจลน์ ไม่ว่ารถจะเคลื่อนที่ไปที่ไหน เนื่องจากพลังงานก็เป็นปริมาณสเกลาร์เช่นเดียวกับงาน
ร่างกายมีพลังงานหากสามารถทำงานได้ตัวอย่างเช่น วัตถุที่เคลื่อนไหวมีพลังงานจลน์ เช่น พลังงานแห่งการเคลื่อนที่ และสามารถทำงานเพื่อทำให้วัตถุผิดรูปหรือเร่งความเร็วให้กับวัตถุที่เกิดการชนกัน
ความหมายทางกายภาพพลังงานจลน์: เพื่อให้ร่างกายได้พักอยู่กับมวล มเริ่มเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว โวลต์มีความจำเป็นต้องทำงานเท่ากับค่าพลังงานจลน์ที่ได้รับ หากร่างกายมีมวล มเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว โวลต์จากนั้นหากต้องการหยุดจำเป็นต้องทำงานเท่ากับพลังงานจลน์เริ่มต้น เมื่อเบรก พลังงานจลน์จะถูก “ดึงออกไป” โดยแรงเสียดทานเป็นหลัก (ยกเว้นในกรณีที่เกิดการกระแทก เมื่อพลังงานเปลี่ยนรูป)
ทฤษฎีบทเกี่ยวกับพลังงานจลน์: การทำงานของแรงลัพธ์เท่ากับการเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์ของร่างกาย:
ทฤษฎีบทเกี่ยวกับพลังงานจลน์ก็ใช้ได้ในกรณีทั่วไปเช่นกัน เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของแรงที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งทิศทางไม่ตรงกับทิศทางการเคลื่อนที่ สะดวกในการนำทฤษฎีบทนี้ไปใช้ในปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความเร่งและความหน่วงของร่างกาย
พลังงานศักย์
ควบคู่ไปกับพลังงานจลน์หรือพลังงานการเคลื่อนที่ในฟิสิกส์ บทบาทสำคัญเล่นแนวคิด พลังงานศักย์หรือพลังงานปฏิสัมพันธ์ของร่างกาย.
พลังงานศักย์ถูกกำหนดโดยตำแหน่งสัมพัทธ์ของร่างกาย (เช่น ตำแหน่งของร่างกายสัมพันธ์กับพื้นผิวโลก) แนวคิดเรื่องพลังงานศักย์สามารถนำมาใช้ได้เฉพาะกับแรงที่ทำงานไม่ขึ้นอยู่กับวิถีการเคลื่อนที่ของร่างกายและถูกกำหนดโดยตำแหน่งเริ่มต้นและตำแหน่งสุดท้ายเท่านั้น (ที่เรียกว่า กองกำลังอนุรักษ์นิยม). งานที่ทำโดยกองกำลังดังกล่าวในวิถีปิดจะเป็นศูนย์ คุณสมบัตินี้ถูกครอบครองโดยแรงโน้มถ่วงและแรงยืดหยุ่น สำหรับแรงเหล่านี้เราสามารถแนะนำแนวคิดเรื่องพลังงานศักย์ได้
พลังงานศักย์ของร่างกายในสนามแรงโน้มถ่วงของโลกคำนวณโดยสูตร:
ความหมายทางกายภาพของพลังงานศักย์ของร่างกาย: พลังงานศักย์เท่ากับงานที่ทำโดยแรงโน้มถ่วงเมื่อลดระดับร่างกายลงเหลือระดับศูนย์ ( ชม.– ระยะห่างจากจุดศูนย์ถ่วงของร่างกายถึงระดับศูนย์) หากร่างกายมีพลังงานศักย์ ก็สามารถทำงานได้เมื่อร่างกายตกจากที่สูง ชม.ถึงระดับศูนย์ งานที่ทำโดยแรงโน้มถ่วงเท่ากับการเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์ของร่างกายโดยมีเครื่องหมายตรงกันข้าม:
บ่อยครั้งในปัญหาด้านพลังงาน เราต้องหางานยก (พลิกกลับ ออกจากรู) ร่างกาย ในกรณีเหล่านี้ทั้งหมด จำเป็นต้องพิจารณาการเคลื่อนไหวที่ไม่ใช่ของร่างกาย แต่พิจารณาเฉพาะจุดศูนย์ถ่วงเท่านั้น
พลังงานศักย์ Ep ขึ้นอยู่กับการเลือกระดับศูนย์ ซึ่งก็คือการเลือกจุดกำเนิดของแกน OY ในแต่ละปัญหา จะมีการเลือกระดับศูนย์ด้วยเหตุผลของความสะดวก สิ่งที่มีความหมายทางกายภาพไม่ใช่พลังงานศักย์ในตัวเอง แต่จะเปลี่ยนเมื่อร่างกายเคลื่อนที่จากตำแหน่งหนึ่งไปอีกตำแหน่งหนึ่ง การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่ขึ้นอยู่กับการเลือกระดับศูนย์
พลังงานศักย์ของสปริงที่ยืดออกคำนวณโดยสูตร:
ที่ไหน: เค– ความแข็งของสปริง สปริงที่ขยายออก (หรือถูกบีบอัด) สามารถทำให้วัตถุที่ติดอยู่กับสปริงเคลื่อนไหวได้ กล่าวคือ ให้พลังงานจลน์แก่ร่างกายนี้ ดังนั้นสปริงดังกล่าวจึงมีพลังงานสำรอง ความตึงเครียดหรือการบีบอัด เอ็กซ์ต้องคำนวณจากสภาพร่างกายที่ไม่สมส่วน
พลังงานศักย์ของร่างกายที่มีรูปร่างผิดปกติแบบยืดหยุ่นจะเท่ากับงานที่ทำโดยแรงยืดหยุ่นระหว่างการเปลี่ยนรูป รัฐนี้เข้าสู่สภาวะที่ไม่มีการเสียรูปเป็นศูนย์ หากในสถานะเริ่มต้นสปริงนั้นเสียรูปไปแล้วและการยืดตัวของมันจะเท่ากับ x 1 จากนั้นเมื่อเปลี่ยนไปสู่สถานะใหม่ด้วยการยืดตัว x 2 แรงยืดหยุ่นจะทำงานเท่ากับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานศักย์ โดยมีเครื่องหมายตรงกันข้าม (เนื่องจากแรงยืดหยุ่นมักจะมุ่งตรงต่อการเสียรูปของร่างกาย):
พลังงานศักย์ระหว่างการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นคือพลังงานของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างส่วนต่างๆ ของร่างกายซึ่งกันและกันด้วยแรงยืดหยุ่น
งานของแรงเสียดทานขึ้นอยู่กับเส้นทางที่เดินทาง (แรงประเภทนี้ซึ่งงานขึ้นอยู่กับวิถีและเส้นทางที่เดินทางเรียกว่า: กองกำลังกระจาย). ไม่สามารถนำเสนอแนวคิดเรื่องพลังงานศักย์สำหรับแรงเสียดทานได้
ประสิทธิภาพ
ปัจจัยด้านประสิทธิภาพ (ประสิทธิภาพ)– ลักษณะเฉพาะของประสิทธิภาพของระบบ (อุปกรณ์ เครื่องจักร) ที่เกี่ยวข้องกับการแปลงหรือการส่งผ่านพลังงาน ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของพลังงานที่ใช้อย่างมีประโยชน์ต่อปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ระบบได้รับ (สูตรได้รับไว้ข้างต้นแล้ว)
ประสิทธิภาพสามารถคำนวณได้ทั้งจากการทำงานและพลังงาน งานที่มีประโยชน์และใช้จ่าย (อำนาจ) จะถูกกำหนดโดยการใช้เหตุผลเชิงตรรกะง่ายๆ เสมอ
ในมอเตอร์ไฟฟ้า ประสิทธิภาพคืออัตราส่วนของงานเครื่องกลที่ทำ (มีประโยชน์) ต่อพลังงานไฟฟ้าที่ได้รับจากแหล่งกำเนิด ในเครื่องยนต์ความร้อน อัตราส่วนของงานเชิงกลที่มีประโยชน์ต่อปริมาณความร้อนที่ใช้ไป ในหม้อแปลงไฟฟ้า อัตราส่วนของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ได้รับในขดลวดทุติยภูมิต่อพลังงานที่ใช้โดยขดลวดปฐมภูมิ
เนื่องจากลักษณะทั่วไป แนวคิดเรื่องประสิทธิภาพทำให้สามารถเปรียบเทียบและประเมินระบบต่างๆ เช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและเครื่องยนต์, โรงไฟฟ้าพลังความร้อน, อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์, วัตถุทางชีวภาพ ฯลฯ
เนื่องจากการสูญเสียพลังงานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากการเสียดสี ความร้อนของวัตถุโดยรอบ ฯลฯ ประสิทธิภาพมักจะน้อยกว่าความสามัคคีเสมอดังนั้น ประสิทธิภาพจึงแสดงเป็นเศษส่วนของพลังงานที่ใช้ไป กล่าวคือ เป็นเศษส่วนแท้หรือเป็นเปอร์เซ็นต์ และเป็นปริมาณไร้มิติ ประสิทธิภาพเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักรหรือกลไก ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสูงถึง 35–40% เครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีการอัดบรรจุอากาศและการทำความเย็นล่วงหน้า – 40–50% ไดนาโมและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังสูง – 95% หม้อแปลงไฟฟ้า – 98%
ปัญหาที่คุณต้องค้นหาประสิทธิภาพหรือทราบแล้ว คุณต้องเริ่มด้วยการให้เหตุผลเชิงตรรกะ - งานไหนมีประโยชน์และงานไหนเสียเปล่า
กฎการอนุรักษ์พลังงานกล
พลังงานกลทั้งหมดเรียกว่าผลรวมของพลังงานจลน์ (เช่น พลังงานของการเคลื่อนที่) และศักย์ (เช่น พลังงานของปฏิสัมพันธ์ของร่างกายโดยแรงโน้มถ่วงและความยืดหยุ่น):
หากพลังงานกลไม่แปลงเป็นรูปแบบอื่น เช่น เป็นพลังงานภายใน (ความร้อน) ผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง หากพลังงานกลเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน การเปลี่ยนแปลงของพลังงานกลจะเท่ากับการทำงานของแรงเสียดทานหรือการสูญเสียพลังงาน หรือปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมา กล่าวอีกนัยหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงของพลังงานกลทั้งหมดจะเท่ากัน ต่อการทำงานของกองกำลังภายนอก:
ผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของร่างกายที่ประกอบกันเป็นระบบปิด (นั่นคือ พลังงานที่ไม่มีแรงภายนอกกระทำ และการทำงานของมันเป็นศูนย์ตามลำดับ) และแรงโน้มถ่วงและแรงยืดหยุ่นที่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง:
คำกล่าวนี้เป็นการแสดงออกถึง กฎการอนุรักษ์พลังงาน (LEC) ในกระบวนการทางกล. เป็นผลมาจากกฎของนิวตัน กฎการอนุรักษ์พลังงานกลจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อวัตถุในระบบปิดมีปฏิกิริยาต่อกันด้วยแรงยืดหยุ่นและแรงโน้มถ่วง ในปัญหาทั้งหมดเกี่ยวกับกฎการอนุรักษ์พลังงาน จะมีระบบร่างกายอย่างน้อยสองสถานะเสมอ กฎหมายระบุว่าพลังงานทั้งหมดของรัฐที่หนึ่งจะเท่ากับพลังงานทั้งหมดของรัฐที่สอง
อัลกอริทึมในการแก้ปัญหากฎการอนุรักษ์พลังงาน:
- ค้นหาตำแหน่งเริ่มต้นและตำแหน่งสุดท้ายของร่างกาย
- เขียนว่าร่างกายมีพลังงานอะไรบ้าง ณ จุดเหล่านี้
- เปรียบเสมือนพลังงานเริ่มต้นและพลังงานสุดท้ายของร่างกาย
- เพิ่มสมการที่จำเป็นอื่นๆ จากหัวข้อฟิสิกส์ก่อนหน้า
- แก้สมการหรือระบบสมการผลลัพธ์โดยใช้วิธีทางคณิตศาสตร์
สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่ากฎการอนุรักษ์พลังงานกลทำให้สามารถรับความสัมพันธ์ระหว่างพิกัดและความเร็วของร่างกายที่จุดวิถีที่แตกต่างกันสองจุดโดยไม่ต้องวิเคราะห์กฎการเคลื่อนที่ของร่างกายที่จุดกึ่งกลางทั้งหมด การประยุกต์ใช้กฎการอนุรักษ์พลังงานกลสามารถช่วยลดความยุ่งยากในการแก้ปัญหาต่างๆ ได้อย่างมาก
ในสภาวะจริง วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่มักถูกกระทำร่วมกับแรงโน้มถ่วง แรงยืดหยุ่น และแรงอื่นๆ เกือบตลอดเวลา โดยแรงเสียดทานหรือแรงต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม งานที่ทำโดยแรงเสียดทานจะขึ้นอยู่กับความยาวของเส้นทาง
หากแรงเสียดทานกระทำระหว่างวัตถุที่ประกอบกันเป็นระบบปิด พลังงานกลจะไม่ถูกอนุรักษ์ไว้ พลังงานกลส่วนหนึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานภายในของร่างกาย (ความร้อน) ดังนั้น พลังงานโดยรวม (เช่น ไม่เพียงแต่พลังงานกล) จะถูกอนุรักษ์ไว้ไม่ว่าในกรณีใดก็ตาม
ในระหว่างการมีปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพ พลังงานจะไม่ปรากฏหรือหายไป มันแค่เปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่ง ข้อเท็จจริงที่สร้างขึ้นจากการทดลองนี้แสดงให้เห็นถึงกฎพื้นฐานของธรรมชาติ - กฎการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงพลังงาน.
ผลที่ตามมาประการหนึ่งของกฎการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงพลังงานคือคำกล่าวเกี่ยวกับความเป็นไปไม่ได้ในการสร้าง "เครื่องจักรที่เคลื่อนที่ตลอดเวลา" (การเคลื่อนที่แบบถาวร) ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่สามารถทำงานได้อย่างไม่มีกำหนดโดยไม่ต้องใช้พลังงาน
งานต่างๆสำหรับการทำงาน
หากปัญหาจำเป็นต้องค้นหางานทางกล ให้เลือกวิธีการค้นหาก่อน:
- สามารถหางานได้โดยใช้สูตร: ก = เอฟเอส∙เพราะ α . ค้นหาแรงที่ทำงานและปริมาณการกระจัดของร่างกายภายใต้อิทธิพลของแรงนี้ในกรอบอ้างอิงที่เลือก โปรดทราบว่าต้องเลือกมุมระหว่างเวกเตอร์แรงและเวกเตอร์การกระจัด
- งานที่ทำโดยแรงภายนอกจะพบว่าเป็นผลต่างของพลังงานกลในสถานการณ์สุดท้ายและสถานการณ์เริ่มต้น พลังงานกลเท่ากับผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของร่างกาย
- ทำงานเกี่ยวกับการยกกระชับร่างกายด้วย ความเร็วคงที่สามารถพบได้โดยใช้สูตร: ก = มก, ที่ไหน ชม.- ความสูงที่มันขึ้นไป จุดศูนย์ถ่วงของร่างกาย.
- งานถือเป็นผลผลิตของอำนาจและเวลา กล่าวคือ ตามสูตร: ก = พ.ต.
- งานสามารถหาได้จากพื้นที่ของรูปใต้กราฟแรงเทียบกับการกระจัดหรือกำลังเทียบกับเวลา
กฎการอนุรักษ์พลังงานและพลศาสตร์ของการเคลื่อนที่แบบหมุน
ปัญหาในหัวข้อนี้ค่อนข้างซับซ้อนในทางคณิตศาสตร์ แต่หากคุณทราบแนวทาง ก็สามารถแก้ไขได้โดยใช้อัลกอริธึมมาตรฐานที่สมบูรณ์ ในทุกปัญหาคุณจะต้องคำนึงถึงการหมุนของร่างกายในระนาบแนวตั้ง วิธีแก้ปัญหาจะอยู่ตามลำดับการดำเนินการต่อไปนี้:
- คุณต้องกำหนดจุดที่คุณสนใจ (จุดที่คุณต้องกำหนดความเร็วของร่างกาย แรงดึงของด้าย น้ำหนัก และอื่นๆ)
- เขียนกฎข้อที่สองของนิวตัน ณ จุดนี้ โดยคำนึงถึงว่าวัตถุหมุน กล่าวคือ มีความเร่งสู่ศูนย์กลาง
- เขียนกฎการอนุรักษ์พลังงานกลเพื่อให้ประกอบด้วยความเร็วของร่างกาย ณ จุดที่น่าสนใจมาก ตลอดจนลักษณะเฉพาะของสภาวะของร่างกายในบางสถานะที่ทราบบางสิ่งบางอย่าง
- แสดงความเร็วยกกำลังสองจากสมการหนึ่งแล้วแทนที่มันลงในอีกสมการหนึ่ง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเงื่อนไข
- ดำเนินการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่จำเป็นที่เหลือเพื่อให้ได้ผลลัพธ์สุดท้าย
เมื่อแก้ไขปัญหา คุณต้องจำไว้ว่า:
- เงื่อนไขในการผ่านจุดสูงสุดเมื่อหมุนเกลียวด้วยความเร็วต่ำสุดคือแรงปฏิกิริยารองรับ เอ็นที่จุดสูงสุดคือ 0 จะเป็นไปตามเงื่อนไขเดียวกันเมื่อผ่านจุดสูงสุดของลูปที่ตายแล้ว
- เมื่อหมุนไม้วัด เงื่อนไขในการผ่านวงกลมทั้งหมดคือ: ความเร็วขั้นต่ำที่จุดสูงสุดคือ 0
- เงื่อนไขสำหรับการแยกวัตถุออกจากพื้นผิวทรงกลมคือแรงปฏิกิริยารองรับที่จุดแยกเป็นศูนย์
การชนที่ไม่ยืดหยุ่น
กฎการอนุรักษ์พลังงานกลและกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมทำให้สามารถค้นหาวิธีแก้ไขปัญหาทางกลได้ในกรณีที่ไม่ทราบ กองกำลังที่ใช้งานอยู่. ตัวอย่างของปัญหาประเภทนี้คือผลกระทบต่อปฏิสัมพันธ์ของร่างกาย
โดยการกระแทก (หรือการชนกัน)เป็นเรื่องปกติที่จะเรียกปฏิสัมพันธ์ระยะสั้นของร่างกายซึ่งเป็นผลมาจากความเร็วของพวกมันประสบกับการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ ในระหว่างการชนกันระหว่างร่างกายในระยะสั้น กองกำลังโจมตีซึ่งมักจะไม่ทราบขนาด ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะพิจารณาผลกระทบอันตรกิริยาโดยตรงโดยใช้กฎของนิวตัน การใช้กฎการอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัมในหลายกรณีทำให้สามารถแยกกระบวนการชนออกจากการพิจารณาและได้รับการเชื่อมโยงระหว่างความเร็วของร่างกายก่อนและหลังการชนโดยข้ามค่ากลางทั้งหมดของปริมาณเหล่านี้
เรามักจะต้องจัดการกับปฏิสัมพันธ์ที่กระทบของร่างกายในชีวิตประจำวัน ในเทคโนโลยีและในฟิสิกส์ (โดยเฉพาะในฟิสิกส์ของอะตอมและอนุภาคมูลฐาน) ในกลศาสตร์ มักใช้ปฏิสัมพันธ์ของการกระแทกสองรูปแบบ - ผลกระทบที่ยืดหยุ่นอย่างยิ่งและไม่ยืดหยุ่นอย่างยิ่ง.
ผลกระทบที่ไม่ยืดหยุ่นอย่างแน่นอนพวกเขาเรียกปฏิกิริยากระทบนี้ว่าร่างกายเชื่อมต่อกัน (เกาะติดกัน) ซึ่งกันและกันและดำเนินไปเป็นร่างกายเดียว
ในการชนที่ไม่ยืดหยุ่นโดยสิ้นเชิง พลังงานกลจะไม่ถูกอนุรักษ์ไว้ มันเปลี่ยนเป็นพลังงานภายในของร่างกายบางส่วนหรือทั้งหมด (ความร้อน) ในการอธิบายผลกระทบใด ๆ คุณต้องเขียนทั้งกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมและกฎการอนุรักษ์พลังงานกลโดยคำนึงถึงความร้อนที่ปล่อยออกมา (ขอแนะนำอย่างยิ่งให้วาดรูปก่อน)
ผลกระทบที่ยืดหยุ่นอย่างแน่นอน
ผลกระทบที่ยืดหยุ่นอย่างแน่นอนเรียกว่าการชนกันโดยที่พลังงานกลของระบบวัตถุถูกอนุรักษ์ไว้ ในหลายกรณี การชนกันของอะตอม โมเลกุล และอนุภาคมูลฐานเป็นไปตามกฎของการกระแทกแบบยืดหยุ่นอย่างยิ่ง ด้วยผลกระทบที่ยืดหยุ่นอย่างยิ่งพร้อมกับกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม กฎการอนุรักษ์พลังงานกลจึงเป็นที่พอใจ ตัวอย่างง่ายๆการชนกันแบบยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์แบบอาจเป็นการกระแทกตรงกลางของลูกบิลเลียด 2 ลูก ซึ่งลูกหนึ่งอยู่นิ่งก่อนการชนกัน
โจมตีกลางลูกบอลเรียกว่าการชนซึ่งความเร็วของลูกบอลก่อนและหลังการกระแทกจะมุ่งไปตามแนวศูนย์กลาง ดังนั้นเมื่อใช้กฎการอนุรักษ์พลังงานกลและโมเมนตัม จึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดความเร็วของลูกบอลหลังจากการชนหากทราบความเร็วก่อนการชน การนัดหยุดงานจากส่วนกลางไม่ค่อยมีการดำเนินการในทางปฏิบัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหาก เรากำลังพูดถึงเกี่ยวกับการชนกันของอะตอมหรือโมเลกุล ในการชนแบบยืดหยุ่นที่ไม่ตรงกลาง ความเร็วของอนุภาค (ลูกบอล) ก่อนและหลังการชนจะไม่ถูกกำหนดทิศทางในเส้นตรงเส้นเดียว
กรณีพิเศษของการกระแทกแบบยืดหยุ่นนอกศูนย์กลางอาจเป็นการชนกันของลูกบิลเลียด 2 ลูกที่มีมวลเท่ากัน โดยลูกหนึ่งไม่เคลื่อนที่ก่อนการชน และความเร็วของลูกวินาทีไม่ได้พุ่งไปตามแนวศูนย์กลางของลูก . ในกรณีนี้ เวกเตอร์ความเร็วของลูกบอลหลังจากการชนแบบยืดหยุ่นมักจะตั้งฉากกันเสมอ
กฎหมายการอนุรักษ์ งานที่ซับซ้อน
หลายตัว
ในปัญหาบางประการเกี่ยวกับกฎการอนุรักษ์พลังงาน สายเคเบิลที่ใช้เคลื่อนย้ายวัตถุบางอย่างอาจมีมวล (นั่นคือไม่ไร้น้ำหนักอย่างที่คุณคุ้นเคยอยู่แล้ว) ในกรณีนี้จำเป็นต้องคำนึงถึงงานในการเคลื่อนย้ายสายเคเบิลดังกล่าว (เช่นจุดศูนย์ถ่วง) ด้วย
หากวัตถุสองชิ้นเชื่อมต่อกันด้วยแท่งไร้น้ำหนักหมุนในระนาบแนวตั้ง ดังนั้น:
- เลือกระดับศูนย์เพื่อคำนวณพลังงานศักย์ เช่น ที่ระดับแกนการหมุนหรือที่ระดับจุดต่ำสุดของน้ำหนักตัวใดตัวหนึ่ง และอย่าลืมวาดรูป
- เขียนกฎการอนุรักษ์พลังงานกล โดยทางด้านซ้ายเราเขียนผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของวัตถุทั้งสองในสถานการณ์เริ่มต้น และทางด้านขวาเราเขียนผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของ ทั้งสองศพในสถานการณ์สุดท้าย
- พิจารณาว่าความเร็วเชิงมุมของวัตถุเท่ากัน จากนั้นความเร็วเชิงเส้นของวัตถุจะเป็นสัดส่วนกับรัศมีการหมุน
- ถ้าจำเป็น ให้เขียนกฎข้อที่สองของนิวตันสำหรับแต่ละส่วนแยกกัน
เปลือกแตก
เมื่อกระสุนปืนระเบิด พลังงานระเบิดจะถูกปล่อยออกมา ในการค้นหาพลังงานนี้ จำเป็นต้องลบพลังงานกลของกระสุนปืนก่อนการระเบิดออกจากผลรวมของพลังงานกลของชิ้นส่วนหลังการระเบิด นอกจากนี้เรายังจะใช้กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม ซึ่งเขียนไว้ในรูปแบบของทฤษฎีบทโคไซน์ (วิธีเวกเตอร์) หรือในรูปแบบของเส้นโครงบนแกนที่เลือก
ชนกับจานหนัก
ให้เราพบกับจานหนักที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว โวลต์เป็นลูกบอลมวลเบาเคลื่อนที่ มด้วยความเร็ว ยู n. เนื่องจากโมเมนตัมของลูกบอลน้อยกว่าโมเมนตัมของแผ่นมาก หลังจากการกระแทก ความเร็วของแผ่นจะไม่เปลี่ยนแปลง และจะยังคงเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วเท่าเดิมและไปในทิศทางเดียวกัน ผลจากการกระแทกแบบยืดหยุ่น ทำให้ลูกบอลลอยออกจากจาน สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจที่นี่ ความเร็วของลูกบอลสัมพันธ์กับจานจะไม่เปลี่ยนแปลง. ในกรณีนี้ สำหรับความเร็วสุดท้ายของลูกบอลที่เราได้รับ:
ดังนั้นความเร็วของลูกบอลหลังจากการกระแทกจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของความเร็วของกำแพง เหตุผลที่คล้ายกันสำหรับกรณีที่ลูกบอลและแผ่นจานเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันก่อนการกระแทกส่งผลให้ความเร็วของลูกบอลลดลงสองเท่าของความเร็วของกำแพง:
ในวิชาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ เหนือสิ่งอื่นใด จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไขที่สำคัญที่สุดสามประการ:
- ศึกษาหัวข้อทั้งหมดและทำแบบทดสอบและการมอบหมายงานทั้งหมดที่ได้รับในเอกสารการศึกษาบนเว็บไซต์นี้ ในการทำเช่นนี้คุณไม่จำเป็นต้องทำอะไรเลย กล่าวคือ: ใช้เวลาสามถึงสี่ชั่วโมงทุกวันเพื่อเตรียมตัวสำหรับ CT ในวิชาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ ศึกษาทฤษฎีและการแก้ปัญหา ความจริงก็คือ CT เป็นข้อสอบที่แค่รู้ฟิสิกส์หรือคณิตศาสตร์ยังไม่เพียงพอ คุณต้องสามารถแก้ปัญหาได้อย่างรวดเร็วและไม่มีข้อผิดพลาดด้วย จำนวนมากงานสำหรับ หัวข้อที่แตกต่างกันและความซับซ้อนที่แตกต่างกันไป อย่างหลังสามารถเรียนรู้ได้โดยการแก้ปัญหานับพันเท่านั้น
- เรียนรู้สูตรและกฎทั้งหมดในฟิสิกส์ และสูตรและวิธีการในวิชาคณิตศาสตร์ อันที่จริง วิธีนี้ทำได้ง่ายมากเช่นกัน มีสูตรฟิสิกส์ที่จำเป็นเพียงประมาณ 200 สูตร และน้อยกว่าสูตรคณิตศาสตร์นิดหน่อยด้วยซ้ำ ในแต่ละวิชาเหล่านี้มีวิธีมาตรฐานประมาณสิบวิธีในการแก้ปัญหาระดับความซับซ้อนพื้นฐานซึ่งสามารถเรียนรู้ได้และแก้ไขได้โดยอัตโนมัติโดยไม่มีปัญหาในเวลาที่เหมาะสม ที่สุดกะรัต หลังจากนี้คุณจะต้องคิดถึงเฉพาะงานที่ยากที่สุดเท่านั้น
- เข้าร่วมการทดสอบซ้อมทั้งสามขั้นตอนในวิชาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ สามารถเยี่ยมชม RT แต่ละรายการได้สองครั้งเพื่อตัดสินใจเลือกทั้งสองตัวเลือก อีกครั้งใน CT นอกเหนือจากความสามารถในการแก้ปัญหาได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพและความรู้เกี่ยวกับสูตรและวิธีการแล้วคุณยังต้องสามารถวางแผนเวลากระจายกำลังได้อย่างเหมาะสมและที่สำคัญที่สุดคือกรอกแบบฟอร์มคำตอบให้ถูกต้องโดยไม่ต้อง สับสนกับจำนวนคำตอบและปัญหาหรือนามสกุลของคุณเอง นอกจากนี้ ในช่วง RT สิ่งสำคัญคือต้องทำความคุ้นเคยกับรูปแบบการถามคำถามในปัญหา ซึ่งอาจดูเหมือนผิดปกติมากสำหรับผู้ที่ไม่ได้เตรียมตัวที่ DT
การดำเนินการตามสามประเด็นนี้อย่างประสบความสำเร็จ ขยัน และมีความรับผิดชอบจะช่วยให้คุณสามารถแสดงผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมที่ CT ได้มากเท่ากับความสามารถของคุณ
พบข้อผิดพลาด?
หากคุณคิดว่าคุณพบข้อผิดพลาดแล้ว สื่อการศึกษาจากนั้นโปรดเขียนเกี่ยวกับเรื่องนี้ทางอีเมล คุณยังสามารถรายงานข้อผิดพลาดไปที่ เครือข่ายสังคม() ในจดหมาย ให้ระบุหัวเรื่อง (ฟิสิกส์หรือคณิตศาสตร์) ชื่อหรือหมายเลขหัวข้อหรือแบบทดสอบ จำนวนปัญหา หรือสถานที่ในข้อความ (หน้า) ซึ่งในความเห็นของคุณมีข้อผิดพลาด อธิบายด้วยว่าข้อผิดพลาดที่น่าสงสัยคืออะไร จดหมายของคุณจะไม่มีใครสังเกตเห็น ข้อผิดพลาดจะได้รับการแก้ไข หรือคุณจะได้รับการอธิบายว่าทำไมจึงไม่ใช่ข้อผิดพลาด
จากประสบการณ์ในชีวิตประจำวันของเรา คำว่า “งาน” ปรากฏบ่อยมาก แต่เราควรแยกความแตกต่างระหว่างงานทางสรีรวิทยาและงานจากมุมมองของวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์ เมื่อคุณกลับจากชั้นเรียน คุณจะพูดว่า: “โอ้ ฉันเหนื่อยมาก!” นี่คืองานทางสรีรวิทยา หรือยกตัวอย่างการทำงานเป็นทีมค่ะ นิทานพื้นบ้าน"หัวผักกาด".
รูปที่ 1 ทำงานตามความหมายในชีวิตประจำวัน
เราจะพูดถึงงานจากมุมมองของฟิสิกส์ที่นี่
งานเครื่องกลเกิดขึ้นเมื่อร่างกายเคลื่อนไหวภายใต้อิทธิพลของแรง มีการระบุผลงาน อักษรละติน A. คำจำกัดความของงานที่เข้มงวดมากขึ้นฟังดูเช่นนี้
งานของแรงคือปริมาณทางกายภาพเท่ากับผลคูณของขนาดของแรงและระยะทางที่ร่างกายเคลื่อนที่ไปในทิศทางของแรง
รูปที่ 2 งานคือปริมาณทางกายภาพ
สูตรนี้ใช้ได้เมื่อมีแรงคงที่กระทำต่อร่างกาย
ใน ระบบระหว่างประเทศหน่วยงาน SI มีหน่วยวัดเป็นจูล
ซึ่งหมายความว่าหากวัตถุเคลื่อนที่ได้ 1 เมตรภายใต้อิทธิพลของแรง 1 นิวตัน แสดงว่าแรงนี้ทำงาน 1 จูล
หน่วยงานนี้ตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ James Prescott Joule
รูปที่ 3 เจมส์ เพรสคอตต์ จูล (1818 - 1889)
จากสูตรการคำนวณงานพบว่ามีสามกรณีที่เป็นไปได้เมื่องานมีค่าเท่ากับศูนย์
กรณีแรกคือเมื่อมีแรงกระทำต่อร่างกาย แต่ร่างกายไม่เคลื่อนไหว ตัวอย่างเช่น บ้านมีแรงโน้มถ่วงมหาศาล แต่เธอไม่ได้ทำงานอะไรเพราะบ้านไม่เคลื่อนไหว
กรณีที่สองคือเมื่อร่างกายเคลื่อนที่ด้วยความเฉื่อย กล่าวคือ ไม่มีแรงใดมากระทำ ตัวอย่างเช่น, ยานอวกาศเคลื่อนที่ไปในอวกาศระหว่างกาแล็กซี
กรณีที่สามคือเมื่อมีแรงกระทำต่อร่างกายตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของร่างกาย ในกรณีนี้แม้ว่าร่างกายจะเคลื่อนไหวและมีแรงกระทำต่อร่างกาย แต่ไม่มีการเคลื่อนไหวของร่างกาย ในทิศทางของแรง.
รูปที่ 4 สามกรณีเมื่องานเป็นศูนย์
ควรกล่าวด้วยว่างานที่ทำโดยแรงอาจเป็นค่าลบได้ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นหากร่างกายเคลื่อนไหว ขัดแย้งกับทิศทางของแรง. ตัวอย่างเช่น เมื่อเครนยกสิ่งของเหนือพื้นดินโดยใช้สายเคเบิล งานที่ทำโดยแรงโน้มถ่วงจะเป็นลบ (และงานที่ทำโดยแรงยืดหยุ่นของสายเคเบิลที่พุ่งขึ้นด้านบนจะเป็นค่าบวก)
สมมติว่าเมื่องานก่อสร้างต้องเติมทรายลงในหลุม รถขุดจะใช้เวลาไม่กี่นาที แต่คนงานที่มีพลั่วจะต้องทำงานเป็นเวลาหลายชั่วโมง แต่ทั้งผู้ขุดและคนงานก็คงจะเสร็จเรียบร้อย งานเดียวกัน.
รูปที่ 5 งานเดียวกันสามารถทำได้ในเวลาที่ต่างกัน
เพื่อระบุลักษณะความเร็วของงานที่ทำในวิชาฟิสิกส์ จะใช้ปริมาณที่เรียกว่ากำลัง
กำลังคือปริมาณทางกายภาพเท่ากับอัตราส่วนของงานต่อเวลาที่ดำเนินการ
กำลังระบุด้วยตัวอักษรละติน เอ็น.
หน่วย SI ของกำลังคือวัตต์
หนึ่งวัตต์คือกำลังงานหนึ่งจูลในหนึ่งวินาที
หน่วยกำลังตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษผู้ประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำ James Watt
รูปที่ 6 เจมส์ วัตต์ (1736 - 1819)
เรามารวมสูตรคำนวณงานกับสูตรคำนวณกำลังกัน
ให้เราจำไว้ว่าอัตราส่วนของเส้นทางที่ร่างกายเดินทางคือ สตามเวลาที่มีการเคลื่อนไหว ทีหมายถึงความเร็วของการเคลื่อนไหวของร่างกาย โวลต์.
ดังนั้น, กำลังเท่ากับผลคูณของค่าตัวเลขของแรงและความเร็วของร่างกายในทิศทางของแรง.
สูตรนี้สะดวกในการใช้เมื่อแก้ไขปัญหาที่แรงกระทำต่อวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ทราบ
บรรณานุกรม
- Lukashik V.I. , Ivanova E.V. ชุดปัญหาฟิสิกส์สำหรับเกรด 7-9 สถาบันการศึกษา. - ฉบับที่ 17 - อ.: การศึกษา, 2547.
- Peryshkin A.V. ฟิสิกส์. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 - ฉบับที่ 14 แบบเหมารวม. - ม.: อีสตาร์ด, 2010.
- Peryshkin A.V. การรวบรวมปัญหาทางฟิสิกส์เกรด 7-9: รุ่นที่ 5 แบบเหมารวม - อ: สำนักพิมพ์ “สอบ”, 2553.
- พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Physics.ru ()
- พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Festival.1september.ru ()
- พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Fizportal.ru ()
- พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Elkin52.narod.ru ()
การบ้าน
- งานมีค่าเท่ากับศูนย์ในกรณีใดบ้าง?
- งานตามเส้นทางเดินทางไปในทิศทางของแรงเป็นอย่างไร? ไปในทิศทางตรงกันข้าม?
- แรงเสียดทานที่กระทำต่ออิฐเมื่อเคลื่อนที่ไป 0.4 ม. ทำได้มากน้อยเพียงใด แรงเสียดทานคือ 5 N