Energikarakteristikkene til bevegelse introduseres på grunnlag av begrepet mekanisk arbeid eller kraftarbeid.
Definisjon 1Arbeid A utført av en konstant kraft F → er en fysisk størrelse lik produktet av kraft- og forskyvningsmodulene multiplisert med cosinus til vinkelen α , plassert mellom kraftvektorene F → og forskyvningen s →.
Denne definisjonen omtalt i figur 1. 18. 1 .
Arbeidsformelen er skrevet som,
A = F s cos α .
Arbeid er en skalær størrelse. Dette gjør det mulig å være positiv ved (0° ≤ α< 90 °) , отрицательной при (90 ° < α ≤ 180 °) . Когда задается прямой угол α , тогда совершаемая сила равняется нулю. Единицы измерения работы по системе СИ - джоули (Д ж) .
En joule er lik arbeidet utført av en kraft på 1 N for å bevege seg 1 m i kraftens retning.
Bilde 1. 18. 1 . Kraftarbeid F →: A = F s cos α = F s s
Når F s → kraft F → projiseres på bevegelsesretningen s → forblir kraften ikke konstant, og beregningen av arbeid for små bevegelser Δ s i oppsummeres og produseres i henhold til formelen:
A = ∑ ∆ A i = ∑ F s i ∆ s i .
Denne arbeidsmengden beregnes ut fra grensen (Δ s i → 0) og går så inn i integralet.
Den grafiske representasjonen av arbeidet bestemmes fra området til den krumlinjede figuren som ligger under grafen F s (x) i figur 1. 18. 2.
Bilde 1. 18. 2. Grafisk definisjon av arbeid Δ A i = F s i Δ s i.
Et eksempel på en kraft som avhenger av koordinaten er den elastiske kraften til en fjær, som følger Hookes lov. For å strekke en fjær er det nødvendig å påføre en kraft F →, hvis modul er proporsjonal med fjærens forlengelse. Dette kan sees i figur 1. 18. 3.
Bilde 1. 18. 3. Strukket fjær. Retningen til den ytre kraften F → faller sammen med bevegelsesretningen s →. F s = k x , hvor k angir fjærstivheten.
F → y p r = - F →
Avhengigheten av den ytre kraftmodulen av x-koordinatene kan plottes ved hjelp av en rett linje.
Bilde 1. 18. 4. Avhengighet av den ytre kraftmodulen av koordinaten når fjæren strekkes.
Fra figuren ovenfor er det mulig å finne arbeidet som er utført på den ytre kraften til den høyre frie enden av fjæren, ved å bruke trekantens areal. Formelen vil ta formen
Denne formelen er anvendelig for å uttrykke arbeidet som utføres av en ekstern kraft når en fjær komprimeres. Begge tilfellene viser at den elastiske kraften F → y p er lik arbeidet til den ytre kraften F → , men med motsatt fortegn.
Definisjon 2
Hvis flere krefter virker på en kropp, vil formelen for det totale arbeidet se ut som summen av alt arbeidet som er utført på det. Når en kropp beveger seg translasjonsmessig, beveger kreftene seg likt, det vil si generelt arbeid av alle krefter vil være lik det resulterende arbeidet til de påførte kreftene.
Bilde 1. 18. 5 . Modell av mekanisk arbeid.
Kraftbestemmelse
Definisjon 3Makt kalles arbeidet utført av en kraft per tidsenhet.
Registrering av den fysiske kraftmengden, betegnet N, tar form av forholdet mellom arbeid A og tidsperioden t for utført arbeid, det vil si:
Definisjon 4
SI-systemet bruker watt (W t) som en kraftenhet, lik kraften til kraften som utfører 1 J arbeid på 1 s.
Hvis du oppdager en feil i teksten, merk den og trykk Ctrl+Enter
I hverdagen kommer vi ofte over et slikt konsept som arbeid. Hva betyr dette ordet i fysikk og hvordan bestemme arbeidet til den elastiske kraften? Du finner svarene på disse spørsmålene i artikkelen.
Mekanisk arbeid
Arbeid er en skalar algebraisk størrelse som karakteriserer forholdet mellom kraft og forskyvning. Hvis retningen til disse to variablene faller sammen, beregnes den ved hjelp av følgende formel:
- F- modul av kraftvektoren som gjør jobben;
- S- forskyvningsvektormodul.
En kraft som virker på en kropp virker ikke alltid. For eksempel er arbeidet utført av tyngdekraften null hvis retningen er vinkelrett på kroppens bevegelse.
Hvis kraftvektoren danner en ikke-null vinkel med forskyvningsvektoren, bør en annen formel brukes for å bestemme arbeidet:
A=FScosα
α - vinkelen mellom kraft- og forskyvningsvektorene.
Midler, mekanisk arbeid er produktet av kraftprojeksjonen på forskyvningsretningen og forskyvningsmodulen, eller produktet av forskyvningsprojeksjonen på kraftretningen og modulen av denne kraften.
Mekanisk arbeidsskilt
Avhengig av retningen til kraften i forhold til kroppens bevegelse, kan arbeidet A være:
- positivt (0°≤ α<90°);
- negativ (90°<α≤180°);
- lik null (a=90°).
Hvis A>0, øker kroppens hastighet. Et eksempel er et eple som faller fra et tre til bakken. Hos A<0 сила препятствует ускорению тела. Например, действие силы трения скольжения.
Arbeidsenheten SI (International System of Units) er Joule (1N*1m=J). En joule er arbeidet som utføres av en kraft, hvis verdi er 1 Newton, når et legeme beveger seg 1 meter i retning av kraften.
Arbeid av elastisk kraft
Kraftarbeidet kan også bestemmes grafisk. For å gjøre dette, beregne arealet til den krumlinjede figuren under grafen F s (x).
Fra grafen over den elastiske kraftens avhengighet av fjærens forlengelse kan man således utlede formelen for den elastiske kraftens arbeid.
Det er lik:
A=kx 2/2
- k- stivhet;
- x- absolutt forlengelse.
Hva har vi lært?
Mekanisk arbeid utføres når en kraft påføres en kropp, som fører til bevegelse av kroppen. Avhengig av vinkelen som oppstår mellom kraften og forskyvningen, kan arbeidet være null eller ha negativt eller positivt fortegn. Ved å bruke eksemplet med elastisk kraft lærte du om en grafisk metode for å bestemme arbeid.
Merk at arbeid og energi har samme måleenheter. Dette betyr at arbeid kan omdannes til energi. For eksempel, for å heve en kropp til en viss høyde, vil den ha potensiell energi, en kraft er nødvendig som vil gjøre dette arbeidet. Arbeidet som utføres av løftekraften vil bli til potensiell energi.
Regelen for å bestemme arbeid i henhold til avhengighetsgrafen F(r): arbeidet er numerisk lik arealet av figuren under grafen for kraft kontra forskyvning.
Vinkel mellom kraftvektor og forskyvning
1) Bestem retningen til kraften som gjør arbeidet riktig; 2) Vi viser forskyvningsvektoren; 3) Vi overfører vektorene til ett punkt og får ønsket vinkel.
På figuren påvirkes kroppen av tyngdekraften (mg), reaksjonen til støtten (N), friksjonskraften (Ftr) og strekkkraften til tauet F, under påvirkning av kroppen beveger seg r.
Tyngdekraftsarbeid
Bakkereaksjonsarbeid
Arbeid av friksjonskraft
Arbeid utført av tauspenning
Arbeid utført av resulterende kraft
Arbeidet utført av den resulterende kraften kan finnes på to måter: 1. metode - som summen av arbeidet (som tar hensyn til "+" eller "-" tegn) av alle krefter som virker på kroppen, i vårt eksempel
Metode 2 - finn først den resulterende kraften, deretter direkte arbeidet, se figur
Arbeid av elastisk kraft
For å finne arbeidet utført av den elastiske kraften, er det nødvendig å ta hensyn til at denne kraften endres fordi den avhenger av forlengelsen av fjæren. Fra Hookes lov følger det at når den absolutte forlengelsen øker, øker kraften.
For å beregne arbeidet til den elastiske kraften under overgangen til en fjær (kropp) fra en udeformert tilstand til en deformert tilstand, bruk formelen
Makt
En skalar mengde som karakteriserer hastigheten på arbeidet (en analogi kan trekkes med akselerasjon, som karakteriserer hastigheten av endring i hastighet). Bestemmes av formelen
Effektivitet
Effektivitet er forholdet mellom det nyttige arbeidet utført av en maskin og alt arbeidet som er brukt (tilført energi) i løpet av samme tid
Effektiviteten uttrykkes i prosent. Jo nærmere dette tallet er 100 %, jo høyere ytelse har maskinen. Det kan ikke være en effektivitet større enn 100, siden det er umulig å gjøre mer arbeid med mindre energi.
Effektiviteten til et skråplan er forholdet mellom arbeidet utført av tyngdekraften og arbeidet som er brukt på å bevege seg langs det skråplanet.
Det viktigste å huske
1) Formler og måleenheter;
2) Arbeidet utføres med makt;
3) Kunne bestemme vinkelen mellom kraft- og forskyvningsvektorene
Hvis arbeidet utført av en kraft når et legeme beveges langs en lukket bane er null, kalles slike krefter konservative eller potensiell. Arbeidet som gjøres av friksjonskraften når man beveger et legeme langs en lukket bane, er aldri lik null. Friksjonskraften, i motsetning til tyngdekraften eller elastisk kraft, er ikke-konservativ eller ikke-potensial.
Det er forhold der formelen ikke kan brukes 
Hvis kraften er variabel, hvis bevegelsesbanen er en buet linje. I dette tilfellet er banen delt inn i små seksjoner der disse vilkårene er oppfylt, og det elementære arbeidet på hver av disse seksjonene beregnes. Det totale arbeidet i dette tilfellet er lik den algebraiske summen av de elementære verkene: 
Verdien av arbeidet utført av en viss kraft avhenger av valget av referansesystem.
Mekanisk arbeid er en energikarakteristisk for bevegelsen av fysiske kropper, som har en skalarform. Den er lik modulen til kraften som virker på kroppen, multiplisert med modulen til forskyvningen forårsaket av denne kraften og med cosinus til vinkelen mellom dem.
Formel 1 - Mekanisk arbeid.
F - Kraft som virker på kroppen.
s - Kroppsbevegelse.
cosa - Cosinus av vinkelen mellom kraft og forskyvning.
Denne formelen har en generell form. Hvis vinkelen mellom den påførte kraften og forskyvningen er null, er cosinus lik 1. Følgelig vil arbeidet bare være lik produktet av kraften og forskyvningen. Enkelt sagt, hvis et legeme beveger seg i retning av påføring av kraft, så er mekanisk arbeid lik produktet av kraft og forskyvning.
Det andre spesielle tilfellet er når vinkelen mellom kraften som virker på kroppen og dens forskyvning er 90 grader. I dette tilfellet er cosinus på 90 grader lik null, så arbeidet vil være lik null. Og faktisk, det som skjer er at vi bruker kraft i én retning, og kroppen beveger seg vinkelrett på den. Det vil si at kroppen tydeligvis ikke beveger seg under påvirkning av vår kraft. Dermed er arbeidet som gjøres av vår kraft for å bevege kroppen null.
Figur 1 - Kraftens arbeid ved bevegelse av en kropp.
Hvis mer enn én kraft virker på et legeme, beregnes den totale kraften som virker på kroppen. Og så blir den erstattet med formelen som den eneste kraften. En kropp under påvirkning av kraft kan bevege seg ikke bare rettlinjet, men også langs en vilkårlig bane. I dette tilfellet beregnes arbeidet for en liten del av bevegelsen, som kan betraktes som rettlinjet, og deretter oppsummert langs hele banen.
Arbeid kan være både positivt og negativt. Det vil si at hvis forskyvningen og kraften faller sammen i retning, er arbeidet positivt. Og hvis en kraft påføres i én retning, og kroppen beveger seg i en annen, vil arbeidet være negativt. Et eksempel på negativt arbeid er arbeidet til en friksjonskraft. Siden friksjonskraften er rettet mot bevegelsen. Se for deg en kropp som beveger seg langs et fly. En kraft påført en kropp skyver den i en bestemt retning. Denne kraften gjør positivt arbeid for å bevege kroppen. Men samtidig gjør friksjonskraften negativt arbeid. Den bremser kroppens bevegelser og er rettet mot dens bevegelse.
Figur 2 - Bevegelseskraft og friksjon.
Mekanisk arbeid måles i Joule. Én Joule er arbeidet som utføres av en kraft på én Newton når man beveger et legeme én meter. I tillegg til bevegelsesretningen til kroppen, kan også størrelsen på den påførte kraften endres. For eksempel, når en fjær komprimeres, vil kraften som påføres den øke proporsjonalt med tilbakelagt avstand. I dette tilfellet beregnes arbeidet ved hjelp av formelen.
Formel 2 - Arbeid med kompresjon av en fjær.
k er fjærstivheten.
x - bevegelige koordinater.
Nesten alle, uten å nøle, vil svare: i den andre. Og de vil ta feil. Det motsatte er sant. I fysikk beskrives mekanisk arbeid med følgende definisjoner: Mekanisk arbeid utføres når en kraft virker på en kropp og den beveger seg. Mekanisk arbeid er direkte proporsjonalt med kraften som påføres og tilbakelagt distanse.
Mekanisk arbeidsformel
Mekanisk arbeid bestemmes av formelen:
der A er arbeid, F er kraft, s er tilbakelagt avstand.
POTENSIELL(potensialfunksjon), et konsept som karakteriserer en bred klasse av fysiske kraftfelt (elektriske, gravitasjonsfelt, etc.) og generelt felt med fysiske størrelser representert av vektorer (felt med væskehastigheter, etc.). I det generelle tilfellet vil vektorfeltpotensialet a( x,y,z) er en slik skalarfunksjon u(x,y,z) at a=grad
35. Ledere i et elektrisk felt. Elektrisk kapasitet.Ledere i et elektrisk felt. Ledere er stoffer preget av tilstedeværelsen i dem av et stort antall gratis ladningsbærere som kan bevege seg under påvirkning av et elektrisk felt. Ledere inkluderer metaller, elektrolytter og karbon. I metaller er bærerne av frie ladninger elektronene til de ytre skallene til atomer, som, når atomene samhandler, fullstendig mister forbindelsen med "sine" atomer og blir eiendommen til hele lederen som helhet. Frie elektroner deltar i termisk bevegelse som gassmolekyler og kan bevege seg gjennom metallet i alle retninger. Elektrisk kapasitet- karakteristisk for en leder, et mål på dens evne til å akkumulere elektrisk ladning. I elektrisk kretsteori er kapasitans den gjensidige kapasitansen mellom to ledere; parameter for et kapasitivt element i en elektrisk krets, presentert i form av et to-terminalnettverk. Slik kapasitans er definert som forholdet mellom størrelsen på den elektriske ladningen og potensialforskjellen mellom disse lederne
36. Kapasitans til en parallellplatekondensator.
Kapasitans til en parallellplatekondensator.
At. Kapasitansen til en flat kondensator avhenger bare av dens størrelse, form og dielektriske konstant. For å lage en kondensator med høy kapasitet, er det nødvendig å øke arealet av platene og redusere tykkelsen på det dielektriske laget.
37. Magnetisk interaksjon av strømmer i vakuum. Amperes lov.Amperes lov. I 1820 etablerte Ampere (fransk vitenskapsmann (1775-1836)) eksperimentelt en lov som man kan beregne kraft som virker på et lederelement med lengde som fører strøm.
hvor er vektoren for magnetisk induksjon, er vektoren til elementet av lengden på lederen trukket i strømmens retning.
Kraftmodul , hvor er vinkelen mellom retningen til strømmen i lederen og retningen til magnetfeltinduksjonen. For en rett leder med lengde som fører strøm i et jevnt felt
Retningen til den virkende kraften kan bestemmes ved hjelp av venstrehåndsregler:
Hvis håndflaten på venstre hånd er plassert slik at den normale (til gjeldende) komponenten av magnetfeltet kommer inn i håndflaten, og de fire forlengede fingrene er rettet langs strømmen, vil tommelen indikere retningen som Ampere-kraften handlinger.
38. Magnetisk feltstyrke. Biot-Savart-Laplace-lovenMagnetisk feltstyrke(standardbetegnelse N ) - vektor fysisk mengde, lik forskjellen til vektoren magnetisk induksjon B Og magnetiseringsvektor J .
I International System of Units (SI): 
Hvor- magnetisk konstant.
BSL lov. Loven som bestemmer magnetfeltet til et enkelt strømelement 
39. Anvendelser av Bio-Savart-Laplace-loven. For likestrømsfelt
For en sirkulær sving.
Og for solenoiden
40. Magnetisk feltinduksjon Et magnetfelt er karakterisert ved en vektormengde, som kalles magnetfeltinduksjon (en vektormengde som er en kraft som er karakteristisk for magnetfeltet på et gitt punkt i rommet). MI. (B) dette er ikke en kraft som virker på lederne, det er en mengde som finnes gjennom denne kraften ved å bruke følgende formel: B=F / (I*l) (Verbalt: MI vektor modul. (B) er lik forholdet mellom kraftmodulen F, med hvilken magnetfeltet virker på en strømførende leder plassert vinkelrett på magnetlinjene, til strømstyrken i lederen I og lengden på lederen l. Magnetisk induksjon avhenger bare av magnetfeltet. I denne forbindelse kan induksjon betraktes som en kvantitativ karakteristikk av et magnetfelt. Den bestemmer med hvilken kraft (Lorentz-kraft) magnetfeltet virker på en ladning som beveger seg i hastighet. 
MI måles i teslaer (1 Tesla). I dette tilfellet er 1 T=1 N/(A*m). MI har en retning. Grafisk kan det skisseres i form av linjer. I et jevnt magnetfelt er MI-linjene parallelle, og MI-vektoren vil bli rettet på samme måte i alle punkter. I tilfelle av et uensartet magnetfelt, for eksempel et felt rundt en strømførende leder, vil den magnetiske induksjonsvektoren endres ved hvert punkt i rommet rundt lederen, og tangenter til denne vektoren vil skape konsentriske sirkler rundt lederen .
41. Bevegelse av en partikkel i et magnetfelt. Lorentz kraft. a) - Hvis en partikkel flyr inn i et område med et jevnt magnetfelt, og vektoren V er vinkelrett på vektoren B, beveger den seg i en sirkel med radius R=mV/qB, siden Lorentz-kraften Fl=mV^2 /R spiller rollen som en sentripetalkraft. Omdreiningsperioden er lik T=2piR/V=2pim/qB og den avhenger ikke av partikkelhastigheten (dette gjelder bare for V<<скорости света) - Если угол между векторами V и B не равен 0 и 90 градусов, то частица в однородном магнитном поле движется по винтовой линии. - Если вектор V параллелен B, то частица движется по прямой линии (Fл=0). б) Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца.
Den magnetiske kraften bestemmes av forholdet: Fl = q·V·B·sina (q er størrelsen på den bevegelige ladningen; V er modulen til dens hastighet; B er modulen til magnetfeltinduksjonsvektoren; alfa er vinkel mellom vektor V og vektor B) Lorentz-kraften er vinkelrett på hastigheten og derfor virker den ikke, endrer ikke modulen til ladningshastigheten og dens kinetiske energi. Men fartsretningen endres kontinuerlig. Lorentz-kraften er vinkelrett på vektorene B og v, og dens retning bestemmes ved å bruke samme venstrehåndsregel som retningen til Ampere-kraften: hvis venstre hånd er plassert slik at komponenten av magnetisk induksjon B, vinkelrett på hastigheten på ladningen, går inn i håndflaten, og de fire fingrene er rettet langs bevegelsen til den positive ladningen (mot bevegelsen til den negative), så vil tommelen bøyd 90 grader vise retningen til Lorentz-kraften F l som virker på belastningen. 
