Личные инструменты

2168
з математики

132
учня

168
для 11 класу

443
відкореговано


Вашій увазі

24638
уроків


Работа силы

Гипермаркет знаний>>Физика и астрономия>>Физика 10 класс>>Физика: Работа силы


   Все наши ежедневные действия сводятся к тому, что мы с помощью мышц либо приводим в движение окружающие тела и поддерживаем это движение, либо же останавливаем движущиеся тела.
   Этими телами являются орудия труда (молоток, ручка, пила), в играх - мячи, шайбы, шахматные фигуры. На производстве и в сельском хозяйстве люди также приводят в движение орудия труда. Правда, в настоящее время роль рабочего все больше и больше сводится к управлению механизмами. Но в любой машине можно обнаружить подобие простых орудий ручного труда. В швейной машинке имеется игла, резец токарного станка подобен рубанку, ковш экскаватора заменяет лопату.
   Двигатели. Применение машин во много раз увеличивает производительность труда благодаря использованию в них двигателей.
   Назначение любого двигателя в том, чтобы приводить тела в движение и поддерживать это движение, несмотря на торможение как обычным трением, так и «рабочим» сопротивлением (резец должен не просто скользить по металлу, а, врезаясь в него, снимать стружку; плуг должен взрыхлять землю и т. д.). При этом на движущееся тело должна действовать со стороны двигателя сила, точка приложения которой перемещается вместе с телом.
   Бытовое представление о работе. Когда человек (или какой-либо двигатель) действует с определенной силой на движущееся тело, то мы говорим, что он совершает работу. Это бытовое представление о работе легло в основу формирования одного из важнейших понятий механики - понятия работы силы.
   Работа совершается в природе всегда, когда на какое-либо тело в направлении его движения или против него действует сила (или несколько сил) со стороны другого тела (других тел). Так, сила тяготения совершает работу при падении капель дождя или камня с обрыва. Одновременно совершают работу и силы трения, действующие на падающие капли или на камень со стороны воздуха. Совершает работу и сила упругости, когда распрямляется согнутое ветром дерево.
   Определение работы. Второй закон Ньютона в форме A43-8.jpg позволяет определить, как меняется скорость тела A43-9.jpg по модулю и направлению, если на него в течение времени A43-10.jpg действует сила A43-11.jpg.
   Во многих случаях важно уметь вычислять изменение скорости по модулю, если при перемещении тела на A43-12.jpg на него действует сила A43-11.jpg. Воздействия на тела сил, приводящих к изменению модуля их скорости, характеризуются величиной, зависящей как от сил, так и от перемещений тел. Эту величину в механике и называют работой силы.
   В общем случае при движении твердого тела перемещения его разных точек различны, но при определении работы силы мы под A43-12.jpg понимаем перемещение ее точки приложения. При поступательном движении твердого тела перемещение всех его точек совпадает с перемещением точки приложения силы.
   Сила,  перпендикулярная скорости (а следовательно, и перемещению A43-12.jpg), изменяет скорость только по направлению, но не по модулю. (При равномерном движении по окружности ускорение тела, а следовательно, и действующая на него сила перпендикулярны скорости.)
   Изменение скорости по модулю возможно лишь в том случае, когда проекция силы на направление перемещения тела A43-13.jpg отлична от нуля. Именно эта проекция определяет действие силы, изменяющей скорость тела по модулю. Она совершает работу. Поэтому работу можно рассматривать как произведение проекции A43-13.jpg на модуль перемещения A43-14.jpg (рис.6.1):

A43-1.jpg
Работа силы
   Если угол между силой и перемещением обозначить через A43-15.jpg, то A43-16.jpg. Следовательно, работа равна:
Работа силы
   Работа силы равна произведению модулей силы и перемещения точки приложения силы и косинуса угла между ними.
   Формула (6.1) справедлива в том случае, когда сила постоянна и перемещение тела происходит вдоль прямой. В случае криволинейной траектории и переменной силы мы разделяем траекторию на малые отрезки, которые можно считать прямолинейными, а силу на них постоянной.
   Работа, в отличие от силы и перемещения, является не векторной, а скалярной величиной. Она может быть положительной, отрицательной или равной нулю.
   Знак работы определяется знаком косинуса угла между силой и перемещением. Если A43-17.jpg, то A43-18.jpg, так как косинус острых углов положителен. При A43-19.jpg работа отрицательна, так как косинус тупых углов отрицателен. При A43-20.jpg (сила перпендикулярна перемещению) работа не совершается. Так, сила тяжести не совершает работу при перемещении тела по горизонтальной плоскости. При движении спутника по круговой орбите сила тяготения также не совершает работу.
   Если на тело действует несколько сил, то проекция результирующей силы на перемещение равна сумме проекций отдельных сил:
Работа силы
Поэтому для работы результирующей силы получаем
Работа силы
   Итак, если на тело действует несколько сил, то полная работа (сумма работ всех сил) равна работе результирующей силы.
   Совершенную силой работу можно представить графически. Поясним это, изобразив на рисунке зависимость проекции силы от координаты тела при его движении по прямой.
   Пусть тело движется вдоль оси ОХ (рис.6.2).
Работа силы
   Tогда
A43-5.jpg
   Для работы силы получаем
A43-6.jpg
   Очевидно, что площадь прямоугольника, заштрихованного на рисунке 6.3, численно равна работе при перемещении тела из точки с координатой x1 в точку с координатойx2.
Работа силы
   Единица работы. Единицу работы можно установить с помощью основной формулы (6.2). Если при перемещении тела на единицу длины на него действует сила, модуль которой равен единице, и направление силы совпадает с направлением перемещения A43-21.jpg, то и работа будет равна единице. В Международной системе единиц (СИ) работа измеряется в джоулях (обозначается Дж):
A43-7.jpg
   Итак, джоуль - это работа, совершаемая силой 1 Н на перемещении 1 м, если направления силы и перемещения совпадают.
   Приведено определение работы силы A43-11.jpg при перемещении тела на A43-12.jpg, составляющем угол A43-15.jpg с направлением силы: A43-22.jpg.


   ???
   1.Дайте определение работы в механике.
   2.Может ли совершать работу сила трения покоя?
   3.Всегда ли сила трения скольжения совершает отрицательную работу?
   4.В каких единицах измеряется работа?


Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс


Скачать учебники и книги онлайн, планирование по физике, курсы и задания по физике для 10 класса

Содержание урока
1236084776 kr.jpg конспект урока                       
1236084776 kr.jpg опорный каркас  
1236084776 kr.jpg презентация урока
1236084776 kr.jpg акселеративные методы 
1236084776 kr.jpg интерактивные технологии 

Практика
1236084776 kr.jpg задачи и упражнения 
1236084776 kr.jpg самопроверка
1236084776 kr.jpg практикумы, тренинги, кейсы, квесты
1236084776 kr.jpg домашние задания
1236084776 kr.jpg дискуссионные вопросы
1236084776 kr.jpg риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
1236084776 kr.jpg аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
1236084776 kr.jpg фотографии, картинки 
1236084776 kr.jpg графики, таблицы, схемы
1236084776 kr.jpg юмор, анекдоты, приколы, комиксы
1236084776 kr.jpg притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
1236084776 kr.jpg рефераты
1236084776 kr.jpg статьи 
1236084776 kr.jpg фишки для любознательных 
1236084776 kr.jpg шпаргалки 
1236084776 kr.jpg учебники основные и дополнительные
1236084776 kr.jpg словарь терминов                          
1236084776 kr.jpg прочие 

Совершенствование учебников и уроков
1236084776 kr.jpg исправление ошибок в учебнике
1236084776 kr.jpg обновление фрагмента в учебнике 
1236084776 kr.jpg элементы новаторства на уроке 
1236084776 kr.jpg замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
1236084776 kr.jpg идеальные уроки 
1236084776 kr.jpg календарный план на год  
1236084776 kr.jpg методические рекомендации  
1236084776 kr.jpg программы
1236084776 kr.jpg обсуждения


Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.