|
|
Строка 5: |
Строка 5: |
| <metakeywords>Физика, 10 класс, Работа силы</metakeywords> | | <metakeywords>Физика, 10 класс, Работа силы</metakeywords> |
| | | |
- | 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.<br> 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.<br> '''Двигатели.''' Применение машин во много раз увеличивает производительность труда благодаря использованию в них двигателей.<br> 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.<br> '''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.<br> 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.<br> '''Определение работы.''' Второй закон Ньютона в форме [[Image:A43-8.jpg|74x23px]] позволяет определить, как меняется скорость тела [[Image:A43-9.jpg|15x27px]] по модулю и направлению, если на него в течение времени [[Image:A43-10.jpg|22x17px]] действует сила [[Image:A43-11.jpg|15x22px]].<br> Во многих случаях важно уметь вычислять изменение скорости по модулю, если при перемещении тела на [[Image:A43-12.jpg|23x23px]] на него действует сила [[Image:A43-11.jpg|15x22px]]. 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.'''<br> В общем случае при движении твердого тела перемещения его разных точек различны, но при определении работы силы мы под [[Image:A43-12.jpg|24x22px]] понимаем перемещение ее точки приложения. При поступательном движении твердого тела перемещение всех его точек совпадает с перемещением точки приложения силы.<br> Сила, перпендикулярная скорости (а следовательно, и перемещению [[Image:A43-12.jpg|23x21px]]), 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.)<br> Изменение скорости по модулю возможно лишь в том случае, когда проекция силы на направление перемещения тела [[Image:A43-13.jpg|20x19px]] отлична от нуля. Именно эта проекция определяет действие силы, изменяющей скорость тела по модулю. Она совершает работу. Поэтому работу можно рассматривать как произведение проекции [[Image:A43-13.jpg|21x19px]] на модуль перемещения [[Image:A43-14.jpg|39x26px]] (''рис.6.1''):<br> | + | Все наши ежедневные действия сводятся к тому, что мы с помощью мышц либо приводим в движение окружающие тела и поддерживаем это [[Путь_при_равноускоренном_движении|движение]], либо же останавливаем движущиеся тела.<br> 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.<br> '''Двигатели.''' Применение машин во много раз увеличивает производительность труда благодаря использованию в них двигателей.<br> 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 [[Двигатель_внутреннего_сгорания|двигателя]] сила, точка приложения которой перемещается вместе с телом.<br> '''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 [[Основное_утверждение_механики|механики]] - понятия работы силы.<br> 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.<br> '''Определение работы.''' Второй закон Ньютона в форме [[Image:A43-8.jpg|74x23px|A43-8.jpg]] позволяет определить, как меняется скорость тела [[Image:A43-9.jpg|15x27px|A43-9.jpg]] по модулю и направлению, если на него в течение времени [[Image:A43-10.jpg|22x17px|A43-10.jpg]] действует сила [[Image:A43-11.jpg|15x22px|A43-11.jpg]].<br> Во многих случаях важно уметь вычислять изменение скорости по модулю, если при перемещении тела на [[Image:A43-12.jpg|23x23px|A43-12.jpg]] на него действует сила [[Image:A43-11.jpg|15x22px|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.'''<br> В общем случае при движении твердого тела перемещения его разных точек различны, но при определении работы силы мы под [[Image:A43-12.jpg|24x22px|A43-12.jpg]] понимаем перемещение ее точки приложения. При поступательном движении твердого тела перемещение всех его точек совпадает с перемещением точки приложения силы.<br> Сила, перпендикулярная скорости (а следовательно, и перемещению [[Image:A43-12.jpg|23x21px|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.)<br> Изменение скорости по модулю возможно лишь в том случае, когда проекция силы на направление перемещения тела [[Image:A43-13.jpg|20x19px|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 [[Image:A43-13.jpg|21x19px|A43-13.jpg]] на модуль перемещения [[Image:A43-14.jpg|39x26px|A43-14.jpg]] (''рис.6.1''):<br> |
| | | |
- | [[Image:a43-1.jpg|center|191x25px]][[Image:A6.1.jpg|center|202x120px]] Если угол между силой и перемещением обозначить через [[Image:A43-15.jpg|17x15px]], то [[Image:A43-16.jpg|105x18px]]. Следовательно, работа равна:<br>[[Image:A43-2.jpg|center|239x35px]] '''Работа силы равна произведению модулей силы и перемещения точки приложения силы и косинуса угла между ними.'''<br> 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.<br> Работа, в отличие от силы и перемещения, является не векторной, а скалярной величиной. Она может быть положительной, отрицательной или равной нулю.<br> Знак работы определяется знаком косинуса угла между силой и перемещением. Если [[Image:A43-17.jpg|69x16px]], то [[Image:A43-18.jpg|54x16px]], так как косинус острых углов положителен. При [[Image:A43-19.jpg|66x16px]] работа отрицательна, так как косинус тупых углов отрицателен. При [[Image:A43-20.jpg|70x16px]] (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.<br> Если на тело действует несколько сил, то проекция результирующей силы на перемещение равна сумме проекций отдельных сил:<br>[[Image:A43-3.jpg|center|173x22px]]Поэтому для работы результирующей силы получаем<br>[[Image:A43-4.jpg|center|504x28px]] Итак, если на тело действует несколько сил, то полная работа (сумма работ всех сил) равна работе результирующей силы.<br> Совершенную силой работу можно представить графически. Поясним это, изобразив на рисунке зависимость проекции силы от координаты тела при его движении по прямой.<br> Пусть тело движется вдоль оси ''ОХ'' (''рис.6.2''). | + | [[Image:A43-1.jpg|center|191x25px|A43-1.jpg]][[Image:A6.1.jpg|center|202x120px|Работа силы]] Если угол между силой и перемещением обозначить через [[Image:A43-15.jpg|17x15px|A43-15.jpg]], то [[Image:A43-16.jpg|105x18px|A43-16.jpg]]. Следовательно, работа равна:<br>[[Image:A43-2.jpg|center|239x35px|Работа силы]] '''Работа силы равна произведению модулей силы и перемещения точки приложения силы и косинуса угла между ними.'''<br> 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.<br> Работа, в отличие от силы и перемещения, является не векторной, а скалярной величиной. Она может быть положительной, отрицательной или равной нулю.<br> Знак работы определяется знаком [[Косинус_угла._Полные_уроки|косинуса]] угла между силой и перемещением. Если [[Image:A43-17.jpg|69x16px|A43-17.jpg]], то [[Image:A43-18.jpg|54x16px|A43-18.jpg]], так как косинус острых углов положителен. При [[Image:A43-19.jpg|66x16px|A43-19.jpg]] работа отрицательна, так как косинус тупых углов отрицателен. При [[Image:A43-20.jpg|70x16px|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.<br> Если на тело действует несколько сил, то проекция результирующей силы на перемещение равна сумме проекций отдельных сил:<br>[[Image:A43-3.jpg|center|173x22px|Работа силы]]Поэтому для работы результирующей силы получаем<br>[[Image:A43-4.jpg|center|504x28px|Работа силы]] Итак, если на тело действует несколько сил, то полная работа (сумма работ всех сил) равна работе результирующей силы.<br> Совершенную силой работу можно представить графически. Поясним это, изобразив на рисунке зависимость проекции силы от координаты тела при его движении по прямой.<br> Пусть тело движется вдоль оси ''ОХ'' (''рис.6.2''). |
| | | |
- | [[Image:A6.2.jpg|center|207x110px]] Tогда<br>[[Image:A43-5.jpg|center|218x26px]] Для работы силы получаем<br>[[Image:A43-6.jpg|center|207x24px]] Очевидно, что площадь прямоугольника, заштрихованного на рисунке 6.3, численно равна работе при перемещении тела из точки с координатой ''x<sub>1</sub>'' в точку с координатой''x<sub>2</sub>''.<br>[[Image:A6.3.jpg|center|183x136px]] '''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 [[Image:A43-21.jpg|58x18px]], то и работа будет равна единице. В Международной системе единиц (СИ) работа измеряется в джоулях (обозначается Дж):<br>[[Image:A43-7.jpg|center|222x17px]] Итак, '''джоуль - это работа, совершаемая силой 1 Н на перемещении 1 м, если направления силы и перемещения совпадают.'''<br> Приведено определение работы силы [[Image:A43-11.jpg|17x25px]] при перемещении тела на [[Image:A43-12.jpg|27x25px]], составляющем угол [[Image:A43-15.jpg|13x14px]] с направлением силы: [[Image:A43-22.jpg|147x25px]].<br><br><br> ???<br> 1.Дайте определение работы в механике. <br> 2.Может ли совершать работу сила трения покоя?<br> 3.Всегда ли сила трения скольжения совершает отрицательную работу?<br> 4.В каких единицах измеряется работа?<br> | + | [[Image:A6.2.jpg|center|207x110px|Работа силы]] Tогда<br>[[Image:A43-5.jpg|center|218x26px|A43-5.jpg]] Для работы силы получаем<br>[[Image:A43-6.jpg|center|207x24px|A43-6.jpg]] Очевидно, что площадь [[Прямоугольник._Полные_уроки|прямоугольника]], заштрихованного на рисунке 6.3, численно равна работе при перемещении тела из точки с координатой ''x<sub>1</sub>'' в точку с координатой''x<sub>2</sub>''.<br>[[Image:A6.3.jpg|center|183x136px|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 [[Image:A43-21.jpg|58x18px|A43-21.jpg]], то и работа будет равна единице. В Международной системе единиц (СИ) работа измеряется в джоулях (обозначается Дж):<br>[[Image:A43-7.jpg|center|222x17px|A43-7.jpg]] Итак, '''джоуль - это работа, совершаемая силой 1 Н на перемещении 1 м, если направления силы и перемещения совпадают.'''<br> Приведено определение работы силы [[Image:A43-11.jpg|17x25px|A43-11.jpg]] при перемещении тела на [[Image:A43-12.jpg|27x25px|A43-12.jpg]], составляющем угол [[Image:A43-15.jpg|13x14px|A43-15.jpg]] с направлением силы: [[Image:A43-22.jpg|147x25px|A43-22.jpg]].<br><br><br> ???<br> 1.Дайте определение работы в механике. <br> 2.Может ли совершать работу сила трения покоя?<br> 3.Всегда ли [[Закон_Гука._Силы_трения|сила трения]] скольжения совершает отрицательную работу?<br> 4.В каких единицах измеряется работа?<br> |
| | | |
| <br> ''Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс'' | | <br> ''Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс'' |
Строка 16: |
Строка 16: |
| | | |
| '''<u>Содержание урока</u>''' | | '''<u>Содержание урока</u>''' |
- | '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] конспект урока ''' | + | '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] конспект урока ''' |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] опорный каркас | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] опорный каркас |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] презентация урока | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] презентация урока |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] акселеративные методы | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] акселеративные методы |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] интерактивные технологии | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] интерактивные технологии |
| | | |
| '''<u>Практика</u>''' | | '''<u>Практика</u>''' |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] задачи и упражнения | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] задачи и упражнения |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] самопроверка | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] самопроверка |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] практикумы, тренинги, кейсы, квесты | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] практикумы, тренинги, кейсы, квесты |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] домашние задания | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] домашние задания |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] дискуссионные вопросы | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] дискуссионные вопросы |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] риторические вопросы от учеников | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] риторические вопросы от учеников |
- |
| + | |
| '''<u>Иллюстрации</u>''' | | '''<u>Иллюстрации</u>''' |
- | '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] аудио-, видеоклипы и мультимедиа ''' | + | '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] аудио-, видеоклипы и мультимедиа ''' |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] фотографии, картинки | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] фотографии, картинки |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] графики, таблицы, схемы | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] графики, таблицы, схемы |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] юмор, анекдоты, приколы, комиксы | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] юмор, анекдоты, приколы, комиксы |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] притчи, поговорки, кроссворды, цитаты | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] притчи, поговорки, кроссворды, цитаты |
| | | |
| '''<u>Дополнения</u>''' | | '''<u>Дополнения</u>''' |
- | '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] рефераты''' | + | '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] рефераты''' |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] статьи | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] статьи |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] фишки для любознательных | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] фишки для любознательных |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] шпаргалки | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] шпаргалки |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] учебники основные и дополнительные | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] учебники основные и дополнительные |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] словарь терминов | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] словарь терминов |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] прочие | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] прочие |
| | | |
| <u>Совершенствование учебников и уроков | | <u>Совершенствование учебников и уроков |
- | </u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] исправление ошибок в учебнике''' | + | </u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] исправление ошибок в учебнике''' |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] обновление фрагмента в учебнике | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] обновление фрагмента в учебнике |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] элементы новаторства на уроке | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] элементы новаторства на уроке |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] замена устаревших знаний новыми | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] замена устаревших знаний новыми |
- |
| + | |
| '''<u>Только для учителей</u>''' | | '''<u>Только для учителей</u>''' |
- | '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] идеальные уроки ''' | + | '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] идеальные уроки ''' |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] календарный план на год | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] календарный план на год |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] методические рекомендации | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] методические рекомендации |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] программы | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] программы |
- | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] обсуждения | + | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] обсуждения |
| | | |
| | | |
Текущая версия на 04:45, 5 июля 2012
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 позволяет определить, как меняется скорость тела по модулю и направлению, если на него в течение времени действует сила . Во многих случаях важно уметь вычислять изменение скорости по модулю, если при перемещении тела на на него действует сила . 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 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 ), 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 отлична от нуля. Именно эта проекция определяет действие силы, изменяющей скорость тела по модулю. Она совершает работу. Поэтому работу можно рассматривать как произведение проекции на модуль перемещения (рис.6.1):
Если угол между силой и перемещением обозначить через , то . Следовательно, работа равна: 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 , то , так как косинус острых углов положителен. При работа отрицательна, так как косинус тупых углов отрицателен. При (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: Поэтому для работы результирующей силы получаем 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).
Tогда Для работы силы получаем Очевидно, что площадь прямоугольника, заштрихованного на рисунке 6.3, численно равна работе при перемещении тела из точки с координатой x1 в точку с координатойx2. 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 , то и работа будет равна единице. В Международной системе единиц (СИ) работа измеряется в джоулях (обозначается Дж): Итак, джоуль - это работа, совершаемая силой 1 Н на перемещении 1 м, если направления силы и перемещения совпадают. Приведено определение работы силы при перемещении тела на , составляющем угол с направлением силы: .
??? 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
конспект урока
опорный каркас
презентация урока
акселеративные методы
интерактивные технологии
Практика
задачи и упражнения
самопроверка
практикумы, тренинги, кейсы, квесты
домашние задания
дискуссионные вопросы
риторические вопросы от учеников
Иллюстрации
аудио-, видеоклипы и мультимедиа
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
юмор, анекдоты, приколы, комиксы
притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
Дополнения
рефераты
статьи
фишки для любознательных
шпаргалки
учебники основные и дополнительные
словарь терминов
прочие
Совершенствование учебников и уроков
исправление ошибок в учебнике
обновление фрагмента в учебнике
элементы новаторства на уроке
замена устаревших знаний новыми
Только для учителей
идеальные уроки
календарный план на год
методические рекомендации
программы
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.
|