Таким образом, получая выигрыш в силе в 2 раза, проигрывают в 2 раза в пути, следовательно, и подвижный блок, на дает выигрыша в работе. Например, при падении воды с плотины ее потенциальная энергия превращается в кинетическую. В условиях Земли падение тел считается условно свободным, т.к. при падении тела в воздушной среде всегда возникает еще и сила сопротивления воздуха. Чем большую работу может совершить тело, тем большей энергией оно обладает.
В физике понятие работа несколько иное. Это определенная физическая величина, а значит, ее можно измерить. В физике изучается прежде всего механическая работа. Желая передвинуть шкаф, мы с силой на него надавливаем, но если он при этом в движение не приходит, то механической работы мы не совершаем. Если же движение тела происходит в направлении, противоположном направлению приложенной силы, например, силы трения скольжения, то данная сила совершает отрицательную работу.
2. Движение тела, брошенного вертикально вверх
Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Но «золотое правило» выполняется и в этом случае. Потенциальной энергией, например, обладает тело, поднятое относительно поверхности Земли, потому что энергия зависит от взаимного положения его и Земли. и их взаимного притяжения. Огромной потенциальной энергией обладает вода в реках, удерживаемая плотинами.
Чем больше масса тела и скорость, с которой он движется, тем больше его кинетическая энергия. Иные виды энергии (электрическая, внутренняя и др.) будут рассмотрены в других разделах курса физики. Явления природы обычно сопровождается превращением одного вида энергии в другой. Энергия может и передаваться от одного тела к другому. Вектор силы тяжести и создаваемого ею ускорения свободного падения направлены всегда одинаково.
Из курса физики основной школы вы уже знаете, что ускорение тел при падении обусловлено действием силы тяжести. В этом и следующих параграфах мы будем рассматривать также движение тела, брошенного вертикально вверх и под углом к горизонту. 3. Свободно падающее без начальной скорости тело упало на землю со скоростью 40 м/с. Сколько времени длилось падение? В среднем ускорение свободного падения на экваторе ниже, чем на полюсах, за счет центробежных сил, возникающих при вращении планеты.
Ускорение свободного падения у поверхности Земли может быть измерено посредством гравиметра. Максимумы колебаний при интерференции возникает в тех точках среды, для которых в разности хода волн укладывается четное число полуволн.
Дополнительные вопросы и задания
Поезд движется под действием силы тяги электровоза, при этом совершается механическая работа. Можно представить себе случай, когда тело движется без участия сил (по инерции), в этом случае механическая работа также не совершается. Итак, механическая работа совершается, только когда на тело действует сила, и оно движется. Нетрудно понять, что чем большая сила действует на тело и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.
В дальнейшем, говоря о механической работе, мы будем кратко называть ее одним словом — работа. Мощность равна отношению работы ко времени, за которое она была совершена. Пример. Найти мощность потока воды, протекающей через плотину, если высота падения воды 25 м, а расход ее — 120 м3 в минуту.
На каждом двигателе имеется табличка (паспорт двигателя), на которой указаны некоторые данные о двигателе, в том числе и его мощность. Мощность человека при нормальный условиях работы в среднем равна 70-80 Вт. Совершая прыжки, взбегая по лестнице, человек может развивать мощность до 730 Вт, а в отдельных случаях и еще бóльшую. На рисунке изображен рычаг, ось вращения которого О (точка опоры) расположена между точками приложения сил А и В. На другом рисунке показана схема этого рычага.
К рычагу (см рис.) по обе стороны от точки опоры подвешиваются различные грузы так, что каждый раз рычаг оставался в равновесии. Правило равновесия рычага было установлено Архимедом около 287 — 212 гг. до н. э. (но ведь в прошлом параграфе говорилось, что рычаги использовались египтянами?
Момент силы, как и всякая физическая величина, может быть измерена. Еще больше разница между длиной ручек и расстоянии режущей части и оси вращения в кусачках (рис.), предназначенных для перекусывания проволоки. На принципе рычага основано действие и рычажных весов (рис.). Много рычагов можно найти в теле насекомых (прочитав книгу про насекомых и строение их тела), птиц, в строении растений.
Он не дает выигрыша в силе, но изменяет направление действия силы. Например, позволяет поднимать груз, стоя на земле. Это пригождается многим людям или рабочим. Уравновесив на рычаге две какие-нибудь разные по модулю силы F1 и F2 (рис.), приводим рычаг в движение. Пользуясь рычагом, мы можем выиграть или в силе, или в расстоянии. Часть работы совершается против силы трения в механизме и по перемещению его отдельных частей.
Часть полезной работы — 20% ее-расходуется на преодоление трения в оси рычага и сопротивления воздуха, а также на движение самого рычага. На заводах и фабриках, станки и машины приводятся в движения с помощью электродвигателей, которые расходуют при этом электрическую энергию (отсюда и название). Слово «энергия» употребляется нередко и в быту. Так, например, людей, которые могут быстро выполнять большую работу, мы называем энергичными, обладающими большой энергией.
При этом совершается работа. При совершении работы энергия тел изменяется. Падая вниз, вода совершает работу, приводя в движение мощные турбины электростанций. Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения, называется кинетической (от греч. кинема — движение) энергией.
Равенство работ при использовании простых механизмов. «Золотое правило» механики.
Значит, кинетическая энергия тела зависит от его скорости. Значит, и кинетическая энергия второго шарика, больше, чем первого. Кинетическую энергию тел используют в технике. Она приводит в движение турбину, соединенную с генератором электрического тока. За счет кинетической энергии воды вырабатывается электрическая энергия.
Энергия падающей воды является экологически чистым источником энергии в отличие от энергии топлива. По мере падения потенциальная энергия диска уменьшается, но вместе с тем возрастает его кинетическая энергия. В конце падения диск обладает таким запасом кинетической энергии, что может опять подняться почти до прежней высоты.
Если поднять над стальной плитой стальной шарик (рис) и выпустить его из рук, он будет падать. По мере падения шарика его потенциальная энергия убывает, а кинетическая растет, так как увеличивается скорость движения шарика.
В верхней точке подъема вся его кинетическая энергия вновь превратится в потенциальную. Так, например, при стрельбе из лука потенциальная энергия натянутой тетивы переходит в кинетическую энергию летящей стрелы. В этом случае вместо ускорения а, в формулы для равноускоренного движения вводится ускорение свободного падения g =9,8м/с2.
Все тела в природе относительно условного нулевого значения обладают либо потенциальной, либо кинетической энергией, а иногда той и другой вместе. С каким ускорением будет двигаться тело, если ту же силу приложить под углом а2 = 30° к горизонту? 5. Найдите, чему равен путь, пройденный свободно падающим без начальной скорости телом за 1 с, 2 с, 3 с, 4 с. Запомните эти значения пути: они помогут вам устно решать многие задачи.
Таким образом, получая выигрыш в силе в 2 раза, проигрывают в 2 раза в пути, следовательно, и подвижный блок, на дает выигрыша в работе. Например, при падении воды с плотины ее потенциальная энергия превращается в кинетическую. В условиях Земли падение тел считается условно свободным, т.к. при падении тела в воздушной среде всегда возникает еще и сила сопротивления воздуха. Чем большую работу может совершить тело, тем большей энергией оно обладает.
