при какой величине угла между направлением вектора силы и направлением вектора перемещения тела

Варианты ответа : 1)0° 2)45° 3)90° 4)180°.

f0

cos90 = 0 Ответ 90 градусов.

f4

Содержание
  1. Сила в 15 Н действует на тело с массой 7, 5 кг в течении 5 с?
  2. Определите работу, совершаемую над телом силой 450 Н, под действием которой оно происходит 5 км, если направления векторов силы и перемещения совпадают?
  3. Как связана А вектор и F вектор силы по величине и направлению?
  4. При каком угле между направлением перемещения и направлением силы не будет производиться работа по перемещению тела?
  5. При каких углах между направлением перемещения и направлением силы работа по перемещению силы будет максимальной?
  6. При механическом движении всегда совпадают по направлению вектора?
  7. Определите, какую работу совершает сила F = 500 Н при перемещении тела на расстояние 1, 5 км, если угол между векторами силы и перемещения равен 45 ˚?
  8. ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА?
  9. Во сколько раз отличаются модули силы совершенные эти работы если направление силы совпадает с направлением перемещения?
  10. Автомобиль прошёл путь, равный 5 км?
  11. Как сказал.
  12. Вопросы к экзамену
  13. Я учу детей тому, как надо учиться
  14. Вопрос 9
  15. Зайцев И.А. Работа, мощность, энергия // Квант

Сила в 15 Н действует на тело с массой 7, 5 кг в течении 5 с?

Сила в 15 Н действует на тело с массой 7, 5 кг в течении 5 с.

Определите работу этой силы, если направление векторов перемещения и силы : а)совпадают б)составляют угол 30`.

Рассчитайте развиваемую силой мощность.

f4

Определите работу, совершаемую над телом силой 450 Н, под действием которой оно происходит 5 км, если направления векторов силы и перемещения совпадают?

Определите работу, совершаемую над телом силой 450 Н, под действием которой оно происходит 5 км, если направления векторов силы и перемещения совпадают.

Варианты ответов а) 2250 Дж ; б) 225 * 10 Дж ; в) 90 Дж ; г) 0, 09 Дж.

f8

Как связана А вектор и F вектор силы по величине и направлению?

Как связана А вектор и F вектор силы по величине и направлению.

f5

При каком угле между направлением перемещения и направлением силы не будет производиться работа по перемещению тела?

При каком угле между направлением перемещения и направлением силы не будет производиться работа по перемещению тела?

f6

При каких углах между направлением перемещения и направлением силы работа по перемещению силы будет максимальной?

При каких углах между направлением перемещения и направлением силы работа по перемещению силы будет максимальной.

Показать на чертеже.

На чертеже, думаю, сама найду.

f0

При механическом движении всегда совпадают по направлению вектора?

При механическом движении всегда совпадают по направлению вектора.

1) силы и перемещения 2) силы и скорость 3) силы и ускорения 4) ускорение и перемещения.

f8

Определите, какую работу совершает сила F = 500 Н при перемещении тела на расстояние 1, 5 км, если угол между векторами силы и перемещения равен 45 ˚?

Определите, какую работу совершает сила F = 500 Н при перемещении тела на расстояние 1, 5 км, если угол между векторами силы и перемещения равен 45 ˚.

f0

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА?

Тело перемещается равномерно по горизонтальной поверхности под действием постоянной силы, модуль которой равен 5 Н, и проходит расстояние, равное 2 м.

Чему равна работа силы?

Направление вектора силы совпадают с направлением вектора перемещения тела.

f6

Во сколько раз отличаются модули силы совершенные эти работы если направление силы совпадает с направлением перемещения?

Во сколько раз отличаются модули силы совершенные эти работы если направление силы совпадает с направлением перемещения.

f1

Автомобиль прошёл путь, равный 5 км?

Автомобиль прошёл путь, равный 5 км.

Чему равна работа, совершённая постоянной силой тяги, модуль которой равен 1000 Н?

Направление вектора силы совпадает с направлением вектора перемещения.

f0

f1

f2

f3

V = S / t S = 20 м t = 5 с V = 20м / 5с = 4м / с.

f4

Чем меньше цена деления прибора, тем точнее будет измерение.

f5

При последовательном соединении R = R1 + R2 R = 10 + 15 = 25 Ом 0. 075 кВ = 75 В I = U / R I = 75 / 25 = 3 A Ответ : общее сопротивление будет равно 25 Ом, сила тока в цепи 3 А.

f6

Да, внутренняя энергия воды увеличилась, так как частицы сосуды в результате теплопе5редачи сообщили частицам воды некоторое количество энергия и вскоре наступило тепловое равновесие.

f7

f8

Обмен заряженными частицами : положительные теряю массу, отрицательные получают.

Источник

Как сказал.

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

newСписок лекций по физике за 1,2 семестр

Я учу детей тому, как надо учиться

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Вопрос 9

Механическая работа и мощность. Единицы измерения работы и мощности.

Краткий ответ

Механическая работа – это скалярная величина, равная произведению модуля силы, действующей на тело, на модуль перемещения и на косинус угла между вектором силы и вектором перемещения (или скорости).

Развернутый ответ

Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы.

Если на тело действует сила и тело под действием этой силы перемещается, то говорят, что сила совершает работу.

lk5f 2

Механическая работа – это скалярная величина, равная произведению модуля силы, действующей на тело, на модуль перемещения и на косинус угла между вектором силы и вектором перемещения (или скорости).

В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 Н на перемещении 1 м в направлении действия силы.

[1 Дж=1 Н·м]

Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α 1) Если направление силы совпадает с направлением движения тела, т.е.α = 0, cos α = 1 то

2) Если сила направлена перпендикулярно к направлению движения тела, т.е. α = 90º, cos α = 0 то

3) Если угол между направлением силы и направлением движения тупой, т.е. α > 90º, cos α A=-F·S·cosa

Например, работа силы сопротивления отрицательна.

Графически работа определяется по площади криволинейной фигуры под графиком F s( x)

fk13

Мощность N физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа:

В Международной системе (СИ) единица мощности называется ватт (Вт). Ватт равен мощности силы, совершающей работу в 1 Дж за время 1 с.

Связь между мощностью и скоростью при равномерном движении:

N=A/t так как A=FScosα тогда N=(FScosα)/t, но S/t = v следовательно

В технике используются единицы работы и мощности:

1 Вт·с = 1 Дж; 1Вт·ч = 3,6·10 3 Дж; 1кВт·ч = 3,6·10 6 Дж

Источник

Зайцев И.А. Работа, мощность, энергия // Квант

Зайцев И.А. Работа, мощность, энергия // Квант. — 1972. — № 10. — С. 52-58.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»

Если на движущееся тело действует постоянная сила image001под углом α к направлению перемещения image002(рис. 1), то эта сила совершает работу

image003(1)

где F и s — модули векторов image001и image002.

Работа силы равна произведению модулей векторов силы и перемещения тела на косинус угла между ними.

Действительно, если на тело действует несколько сил image010, то эти силы можно всегда заменить их равнодействующей image011Поэтому общая работа всех сил равна работе равнодействующей:

image012

Так как проекция вектора image013на любую ось равна сумме проекций на эту ось векторов image014, то

image015

В частности, если на тело действуют две силы, равные по абсолютной величине и направленные в противоположные стороны, то их работа равна нулю. Одна из этих сил совершает некоторую положительную работу, другая — такую же отрицательную.

Нетрудно доказать еще одну теорему.

image018

где α — угол между векторами image001и image002. Заметим, что произведение s·cos α равно проекции вектора перемещения тела на вектор силы (рис. 2) (правильнее сказать — проекции вектора перемещения тела на ось, параллельную вектору силы).

image019

Полная работа, совершенная силой image001, равна

image020

Но сумма проекций векторов image016на любую ось равна проекции на эту ось вектора image002. Следовательно,

image021

Теперь мы можем сделать вывод: если тело двигалось так, что его полное перемещение равно нулю (тело вернулось в ту же точку, из которой начало двигаться) и во время движения на тело действовала постоянная сила image001, то работа силы равна нулю.

Задача 1. Доказать, что работа постоянной силы не зависит от траектории движения тела.

Как бы ни двигалось тело от точки А к точке В, его перемещение равно вектору image022(рис. 3). Следовательно, работа силы image001равна image023 где α — угол между векторами image022и image001. Это произведение не зависит от траектории тела.

image024

До сих пор сила, действующая на тело, была постоянна. Рассмотрим теперь работу переменной силы. В этом случае мы уже не можем воспользоваться формулой (1). Для того чтобы определить работу переменной силы, нужно разбить все движение тела на малые перемещения, такие, чтобы силу на этих перемещениях можно было считать постоянной. На каждом из таких перемещений image025работа равна

image026

Полная работа равна сумме работ на отдельных перемещениях:

image027

Ясно, что при таком вычислении работы мы получим приближенный результат. Если, скажем, на перемещении image025сила меняется на 1 % (вернее, не сила, а произведение image009), то точность наших вычислений тоже будет составлять 1 %. Если нам нужна большая точность, то движение тела следует разбить на еще меньшие перемещения.

Практически важен случай, когда тело движется прямолинейно, а сила, действующая на тело, меняется по абсолютной величине, в то время как ее направление остается все время одним и тем же. Пусть, например, тело перемещается из одной точки в другую по прямой, а сила image001, действующая на тело, направлена всегда вдоль этой прямой, но меняется от точки к точке так, как показано на графике зависимости силы от координаты х (рис. 4).

image028

Найдем работу этой силы. Разобьем движение тела на маленькие участки Δxi. На каждом из таких участков силу будем считать постоянной и равной некоторому среднему значению Fi. Тогда работа на участке Δxi

image029

то есть равна площади прямоугольника со сторонами Fi и Δxi. Работа на всем пути, очевидно, равна сумме площадей таких прямоугольников. Так как при уменьшении участков Δxi площадь всех заштрихованных прямоугольников будет стремиться к площади фигуры под графиком силы, то ясно, что работа силы равна в данном случае площади фигуры под графиком зависимости силы от координаты. Если этот график проходит ниже оси X, сила image001отрицательна. Это означает, что вектор силы направлен противоположно вектору перемещения тела. Отрицательна и работа этой силы. Значит, при вычислении работы площадь фигуры теперь уже «над графиком силы» нужно взять со знаком минус. Точно так же работу нужно считать отрицательной, если график силы лежит выше оси X, но изменение координаты тела отрицательно.

Итак, мы знаем, как находить работу переменной силы. Найдем таким способом работу силы упругости пружины.

Задача 2. Пружина, находящаяся между телом и упором (рис. 5), сжата на длину Δl. Жесткость пружины k. Тело может без трения двигаться по гладкой плоскости. В начальный момент концы пружины соединены нитью. Затем нить пережигают. Какую работу совершает сила упругости пружины к тому моменту, когда тело проходит положение «равновесия», при котором пружина не деформирована? Какую работу совершает сила упругости к моменту, когда тело оказывается справа от положения равновесия на расстоянии Δli от него.

image030

Нарисуем график зависимости силы упругости пружины от положения тела (его координаты х) в системе координат, начало которой совпадает с положением тела в тот момент, когда пружина не деформирована, а направление оси ОХ совпадает с направлением движения тела после пережигания нити (рис. 6).

image031

Сила упругости пружины пропорциональна деформации пружины:

image032

Когда координата тела отрицательна, сила положительна, и наоборот.

Работа A1 совершенная силой упругости пружины к тому моменту, когда тело окажется в положении равновесия, равна площади S1 розового треугольника

image033

При дальнейшем движении тела направление силы упругости пружины противоположно направлению движения тела; работа отрицательна. Чтобы найти работу силы упругости к моменту, когда координата тела станет равной Δl1 нужно из площади розового треугольника вычесть площадь синего:

image034

Рассмотрим теперь другой вопрос — как меняется состояние движущегося тела, если на него действует сила image001, совершающая работу А. Будем считать, что тело движется прямолинейно и сила image001направлена вдоль линии движения тела. Если перемещение тела равно image002, то

image035

Сила F сообщает телу ускорение image036, где m — масса тела. Поэтому

image037

Но как мы знаем из кинематики, image038, где υ0— начальная, a υ — конечная скорости тела. Следовательно,

image039

Величина image040— это кинетическая энергия тела. Следовательно, работа силы image001равна изменению кинетической энергии тела.

Задача 3. На тело, описанное в предыдущей задаче, кроме силы упругости действует еще сила трения тела о плоскость. Масса тела равна m, коэффициент трения тела о плоскость равен f. Каким в этом случае будет максимальное отклонение тела Δl1 от положения, при котором пружина не растянута?

В тот момент, когда координата тела x = Δl1, скорость тела равна нулю, так же как и в начальный момент движения тела. Следовательно, равно нулю и изменение кинетической энергии тела, и работа сил, действующих на тело.

Сила упругости пружины совершает работу

image041

а сила трения — работу

image042

(Работа этой силы отрицательна, так как она направлена против движения тела.) Поэтому:

image043

image044

image045

До сих пор, говоря о работе, мы подчеркивали, что это работа силы. Но, как мы знаем, сила действует на данное тело со стороны другого тела. Поэтому вместо того, чтобы говорить о работе силы, можно говорить о работе тела, действующего на движущееся тело с данной силой, или просто о работе тела.

Движущееся тело может совершать работу, например, поднимать другое тело. При этом скорость движущегося тела и его кинетическая энергия будут меняться, причем работа, совершенная движущимся телом, равна изменению его кинетической энергии.

Теперь рассмотрим другой случай. Пусть у нас имеются два тела М1 и М2, которые притягиваются друг к другу, причем тело М2 закреплено неподвижно, а тело М1 движется из точки В (в которой оно было неподвижно) в точку А (рис. 7). (На рисунке показана только сила, действующая на тело М1)

image046

Двигаясь под действием силы F, тело М1 может совершить работу

image047

(для простоты мы считаем, что сила F постоянна).

Но тело М1 не обладало запасом кинетической энергии и совершило работу благодаря взаимодействию с телом М2. Поэтому говорят, что тело М1 обладает энергией, которая определяется относительным положением тел М1 и М2. Эту энергию называют потенциальной энергией. Если кинетической энергией обладает тело, то потенциальную энергию уже нельзя отнести к конкретному телу. Потенциальной энергией обладает система тел. Часто, правда, когда перемещение одного из тел и изменение его кинетической энергии мало по сравнению с изменениями движения второго тела, говорят, что потенциальная энергия относится к одному телу — к тому, которое совершает большее перемещение. Например, говорят о потенциальной энергии тела, взаимодействующего с Землей, вместо того чтобы говорить о потенциальной энергии системы тело — Земля.

Потенциальной энергией обладает и может совершить работу любое упруго деформированное тело (система, состоящая из частей упруго деформированного тела), тело, взаимодействующее с Землей (система тело — Земля) и вообще любая система тел, взаимодействующих друг с другом силами упругости или силами тяготения или электрическими кулоновскими силами.

Потенциальная энергия, которой обладает тело, имеет важное отличие от кинетической энергии. Если тело неподвижно (υ = 0), то его кинетическая энергия равна нулю и тело не может совершить работу за cчет изменения его кинетической энергии — ведь кинетическая энергия равна image040и не может быть отрицательной. Если она равна нулю, то уменьшиться уже не может. В то же время, если тело находится на высоте Н над поверхностью Земли, то, падая, оно может совершить работу, равную работе силы тяжести:

image048

Поэтому можно сказать, что тело обладает потенциальной энергией image049. Но тело может упасть и в шахту глубиной h. Тогда оно сможет совершить работу image050и нам нужно считать, что потенциальная энергия равна image050. Так чему же она равна на самом деле?

Дело в том, что потенциальная энергия определяется, если мы задали положение тел, при котором, как мы считали, потенциальная энергия равна нулю. Это, однако, не означает, что, двигаясь из этого положения, тело не может совершить работу. Просто потенциальная энергия тела будет уменьшаться, становясь отрицательной. Какое из положений тела принять за положение «нулевой потенциальной энергии» — не имеет значения: во все законы и уравнения входит изменение потенциальной энергии, а оно как раз и не зависит от выбора «нуля» потенциальной энергии. Для кинетической энергии «нулем» — «нулевым состоянием» — является состояние, в котором тело неподвижно.

Итак, работа, которую может совершить тело, вначале неподвижное, равна изменению его потенциальной энергии. Если тело М1 взаимодействует только с телом М2, то есть движется только под действием силы image001, то его потенциальная энергия уменьшается, то есть уменьшается его возможность совершить работу. Зато в этом случае увеличивается кинетическая энергия тела, причем изменение кинетической энергии равно работе силы image001, а изменение потенциальной энергии тоже равно работе силы image001, но оно отрицательно.

Это означает, что изменение потенциальной энергии равно по величине изменению кинетической энергии, так что их сумма остается все время постоянной.

Мы пришли к очень важному выводу — к закону сохранения механической энергии изолированной системы. Изолированной, так как нам было важно, чтобы на тело М1 не действовали другие тела, кроме тела М2, то есть чтобы тела М1 и М2 составляли изолированную систему. Если на данную систему действуют внешние по отношению к ней силы, то полная энергия системы меняется на величину работы этих сил.

Решим теперь несколько задач.

Задача 4. Веревка перекинута через блок, так что концы веревки находятся на одинаковой высоте от земли (рис. 8). Затем блок слегка поворачивают, и веревка начинает соскальзывать с блока под действием силы тяжести. Какую скорость будет иметь веревка в тот момент, когда она полностью слетит с блока? Длина веревки l, масса m.

image051

В начальный момент центр масс веревки находится на расстоянии image052от блока. В тот момент, когда веревка соскользнет с блока, ее центр масс будет находиться на расстоянии image053от блока. При этом потенциальная энергия системы веревка — Земля изменится на величину

image054

Из закона сохранения энергии следует, что

image055

image056

Задача 5. Сила F поднимает груз массы m на высоту Н. Какую работу совершает эта сила? Как меняется потенциальная энергия тела?

Работа силы F равна image057, а изменение потенциальной энергии — величине image049, m — масса тела. Разница image058пошла на увеличение кинетической энергии тела.

Задача 6. Какую мощность должен иметь насос для того, чтобы перекачивать Q литров воды за 1 секунду из колодца, глубина которого h, на поверхность земли? Площадь сечения трубы, через которую перекачивается вода, S.

Вода должна иметь в трубе скорость image059. Это означает, что насос должен за время t совершить работу, равную изменению потенциальной энергии массы воды image060:

image061

(ρ — плотность воды) и изменению ее кинетической энергии

image062

Мощность насоса равна работе, которую он совершает за 1 секунду:

image063

Энергия, так же как и работа, зависит от выбора системы координат. Это естественно — ведь от системы координат зависит как скорость тела, так и его перемещение.

Решим в заключение задачу, в которой выбор системы координат существен.

Задача 7. Два одинаковых по величине и знаку заряда q находятся на расстоянии R друг от друга. На какое минимальное расстояние r могут сблизиться эти заряды, если в начальный момент один из зарядов покоится, а другой движется ему навстречу со скоростью υ?

Часто эту задачу решают, пользуясь системой координат, связанной с зарядом, который вначале покоился. В этой системе координат энергия системы вначале равна сумме ее потенциальной энергии image064и кинетической энергии движущегося заряда image040

image065

В тот момент, когда заряды находятся на минимальном расстоянии друг от друга, они в этой системе координат неподвижны и энергия системы равна ее потенциальной энергии image066. Из закона сохранения энергии следует, что

image067

image068

Однако, это решение неверное.

Система координат, связанная с движущимся неравномерно зарядом, неинерциальна. В ней нельзя пользоваться ни II законом Ньютона, ни законом сохранения энергии.

Решим эту задачу, воспользовавшись неподвижной системой координат. Здесь в начальный момент заряды имеют скорости

а энергия системы равна

image069

Из закона сохранения импульса следует, что в тот момент, когда расстояние между зарядами минимально, оба заряда движутся с одинаковыми скоростями, равными image070. Энергия системы равна

image071

Из закона сохранения энергии найдем:

image072

1. Колесо катится без проскальзывания со скоростью υ. Найти кинетическую энергию этого колеса. Масса колеса равна m.

2. Шарик радиуса r = 15 мм и массой m = 5 г погружен в воду на глубину h = 30 см. Когда шарик отпустили, он выпрыгнул из воды на высоту hl = 10 см. Какая часть механической энергии шарика перешла в тепло из-за трения шарика о воду?

3. Найти, воспользовавшись законом сохранения энергии, скорость истечения жидкости из отверстия у дна сосуда, если уровень жидкости находится на высоте h от дна.

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Какой - самый большой справочник ответов на вопрос какой
Adblock
detector