Физика - это просто!

МЕХАНИКА

· Измерения. Системы измерений
· Перемещение
· Скорость
· Ускорение
· Нестандартные связи
· Векторы
· S, V, a - векторные величины
· Первый закон Ньютона
· Второй закон Ньютона
· Третий закон Ньютона
· Гравитация
· Трение
· Свободное падение
· Вращательное движение
· Закон всемирного тяготения
· Работа
· Энергия
· Импульс
· Закон сохранения импульса
· Измерение скорости с помощью ЗСИ
· Параметры вращательного движения
· Вращательное движение и векторы
· Момент силы
· Условие равновесного состояния
· Вращательное движение и 2 закон Ньютона
· Момент инерции протяженного объекта
· Энергия и работа при вращательном движении
· Момент импульса
· Закон Гука
· Простое гармоническое движение
· Энергия гармонического движения
· Маятниковое движение

ТЕРМОДИНАМИКА

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

ФИЗИКА-ВУЗ

Работа

Работа - это произведение прилагаемой силы и перемещения, которое происходит в результате приложения силы:

W = F·s (Н·м) или (Дж)

Работа - величина скалярная! Т.е., работа имеет определенную величину, но не имеет направления. Работа измеряется в системе СИ измеряется в джоулях (Дж); в системе СГС - в эргах.

Даже если мы тужимся, стараясь поднять огромный камень, мы не совершаем работу (с точки зрения физики) пока камень не сдвинется с места.

Предположим, что силач пытается сдвинуть с места грузовик массой 10 000 кг. Коэффициент трения между дорогой и колесами авто равен 0,1.

F_тр = μF_н

Т.к. плоскость дороги горизонтальна, то нормальная сила равна произведению массы авто на ускорение свободного падения:

F_н = mg

F_тр = μmg = 0,1·10⁴·9,8 = 9800 Н

Т.о., чтобы сдвинуть грузовик с места, силач должен приложить силу в 9800 Н.

Какую работу должен совершить силач, чтобы протащить грузовик на расстояние 10 метров?

W = F·s = 9800·10 = 98 000 Дж

Много это или мало? При поднятии груза весом 1 кг на высоту 1 м совершается работа в 9,8 Дж. В нашем случае силач совершает работу в 10 000 раз большую.

С другой стороны 4,186 Дж = 1 калория. Т.е., силач затратит примерно 23,4 ккал. Для этого ему надо съесть примерно 8 кг овсяных хлопьев, или выпить 2,5 кг подсолнечного масла.

Мы рассмотрели случай, когда приложенная сила параллельна поверхности дороги и перпендикулярна нормальной силе. А что будет, если силу приложить под углом?

В этом случае: W = F·s·cosα

Тогда сила трения:

F_тр = μ(F_н - FsinΘ) = μmg - μFsinΘ

Чтобы грузовик перемещался, надо чтобы горизонтальная составляющая силы компенсировала силу трения:

FcosΘ = F_тр; FcosΘ = μmg - μFsinΘ

FcosΘ + μFsinΘ = μmg

F(cosΘ + μsinΘ) = μmg

F = μmg/(cosΘ + μsinΘ)

Пусть силач прикладывает силу под углом 10° (Θ = 10°):

F = (0,1·10⁴·9,8)/(0,1·sin10° + cos10°) = 9731 Н

Т.о., можно сказать, что силачу легче тянуть грузовик, прикладывая силу под углом к поверхности дороги.

Интересно, что работа может быть отрицательной. Предположим, мы подняли пудовую гирю на высоту 2 м:

W = FscosΘ = mgscosΘ = 16·9,8·2·cos90° = 313,6 Дж

Теперь поставим гирю назад на пол:

W = FscosΘ = mgscosΘ = 16·9,8·2·cos(-90°) = -313,6 Дж

Общая работа:

W = 313,6 - 313,6 = 0 Дж