Физическая величина характеризующую быстроту совершения работы работа напряжения мощность

Работа и мощность как физические величины

Измерение механической работы, производимой силами тяжести, трения, упругости и равнодействующим усилием. Понятие мощности в механике. Физическая сущность активной и реактивной электрической мощности. Преимущества использования конденсаторных установок.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 12.11.2015
Размер файла 491,6 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Работа — это скалярная величина, которая определяется по формуле:

Мощность скалярная величина, которая характеризует быстроту выполнения работы. Определяется по формуле:

В физике понятие работа — это определенная физическая величина, а значит, ее можно измерить. В физике изучается прежде всего механическая работа.

Механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы. Механическая работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело (например, сила трения), уменьшает скорость его движения. чем большая сила действует на тело и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.

Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути.

Поэтому, условились измерять механическую работу произведением силы на путь, пройденный по этому направлению этой силы:

работа = сила Ч путь, или

где А — работа, F — сила и s — пройденный путь.

За единицу работы принимается работа, совершаемая силой в 1Н, на пути, равном 1 м.

Единица работы — джоуль (Дж) названа в честь английского ученого Джоуля. Таким образом,

Используется также килоджоули (кДж).

Формула А = Fs применима в том случае, когда сила F постоянна и совпадает с направлением движения тела.

Если направление силы совпадает с направлением движения тела, то данная сила совершает положительную работу.

Если же движение тела происходит в направлении, противоположном направлению приложенной силы, например, силы трения скольжения, то данная сила совершает отрицательную работу.

Если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения, то эта сила работы не совершает, работа равна нулю:

Работа силы тяжести. Работа силы тяжести при падении тела (например, камня) вертикально вниз. В начальный момент времени тело находилось на высотеh1 над поверхностью Земли, а в конечный момент времени — на высоте h2 (см. приложение 1). Модуль перемещения тела . Направления векторов силы тяжести и перемещения совпадают. Согласно определению работы имеем:

Пусть теперь тело бросили вертикально вверх из точки, расположенной на высоте h1, над поверхностью Земли, и оно достигло высоты h2 (см. приложение 2).

Векторы и направлены в противоположные стороны, а модуль перемещения . Работу силы тяжести запишем так:

Если же тело перемещается по прямой так, что направление перемещения составляет угол с направлением силы тяжести (см. приложение 3), то работа силы тяжести равна:

Из прямоугольного треугольника BCD видно, что:

Формулы дают возможность подметить важную закономерность. При прямолинейном движении тела работа силы тяжести в каждом случае равна разности двух значений величины, зависящей от положений тела в начальный и конечный моменты времени. Эти положения определяются высотами h1 и h2 тела над поверхностью Земли.

Более того, работа силы тяжести при перемещении тела массой m из одного положения в другое не зависит от формы траектории, по которой движется тело. Действительно, если тело перемещается вдоль кривой ВС (см. приложение 4), то, представив эту кривую в виде ступенчатой линии, состоящей из вертикальных и горизонтальных участков малой длины, увидим, что на горизонтальных участках работа силы тяжести равна нулю, так как сила перпендикулярна перемещению, а сумма работ на вертикальных участках равна работе, которую совершила бы сила тяжести при перемещении тела по вертикальному отрезку длиной h1-h2. Таким образом, работа при перемещении вдоль кривой ВС равна:

При движении тела по замкнутой траектории работа силы тяжести равна нулю. В самом деле, пусть тело движется по замкнутому контуру ВСDМВ (см. приложение 5). На участках ВС и сила тяжести совершает работы, равные по абсолютной величине, но противоположные по знаку. Сумма этих работ равна нулю. Следовательно, равна нулю и работа силы тяжести на всем замкнутом контуре. Силы, обладающие такими свойствами, называют консервативными.

Итак, работа силы тяжести не зависит от формы траектории тела; она определяется лишь начальным и конечным положениями тела. При перемещении тела по замкнутой траектории работа силы тяжести равна нулю.

Источник

Механическая работа. Мощность

1. Механическая работа ​ \( A \) ​ — физическая величина, равная произведению вектора силы, действующей на тело, и вектора его перемещения: ​ \( A=\vec\vec \) ​. Работа — скалярная величина, характеризуется числовым значением и единицей.

За единицу работы принимают 1 джоуль (1 Дж). Это такая работа, которую совершает сила 1 Н на пути 1 м.

2. Если сила, действующая на тело, составляет некоторый угол ​ \( \alpha \) ​ с перемещением, то проекция силы ​ \( F \) ​ на ось X равна ​ \( F_x \) ​ (рис. 42).

Поскольку ​ \( F_x=F\cdot\cos\alpha \) ​, то \( A=FS\cos\alpha \) .

Таким образом, работа постоянной силы равна произведению модулей векторов силы и перемещения и косинуса угла между этими векторами.

3. Если сила ​ \( F \) ​ = 0 или перемещение ​ \( S \) ​ = 0, то механическая работа равна нулю ​ \( A \) ​ = 0. Работа равна нулю, если вектор силы перпендикулярен вектору перемещения, т.е. ​ \( \cos90^\circ \) ​ = 0. Так, нулю равна работа силы, сообщающей телу центростремительное ускорение при его равномерном движении по окружности, так как эта сила перпендикулярна направлению движения тела в любой точке траектории.

4. Работа силы можетбыть как положительной, так и отрицательной. Работа положительная ​ \( A \) ​ > 0, если угол 90° > ​ \( \alpha \) ​ ≥ 0°; если угол 180° > ​ \( \alpha \) ​ ≥ 90°, то работа отрицательная ​ \( A \) ​ \( \alpha \) ​ = 0°, то ​ \( \cos\alpha \) ​ = 1, ​ \( A=FS \) ​. Если угол ​ \( \alpha \) ​ = 180°, то ​ \( \cos\alpha \) ​ = -1, ​ \( A=-FS \) ​.

5. При свободном падении с высоты ​ \( h \) ​ тело массой ​ \( m \) ​ перемещается из положения 1 в положение 2 (рис. 43). При этом сила тяжести совершает работу, равную:

​При движении тела вертикально вниз сила и перемещение направлены в одну сторону, и сила тяжести совершает положительную работу.

Если тело поднимается вверх, то сила тяжести направлена вниз, а перемещение вверх, то сила тяжести совершает отрицательную работу, т.е.

6. Работу можно представить графически. На рисунке изображён график зависимости силы тяжести от высоты тела относительно поверхности Земли (рис. 44). Графически работа силы тяжести равна площади фигуры (прямоугольника), ограниченного графиком, координатными осями и перпендикуляром, восставленным к оси абсцисс
в точке ​ \( h \) ​.

Графиком зависимости силы упругости от удлинения пружины является прямая, проходящая через начало координат (рис. 45). По аналогии с работой силы тяжести работа силы упругости равна площади треугольника, ограниченного графиком, координатными осями и перпендикуляром, восставленным к оси абсцисс в точке ​ \( x \) ​.
​ \( A=Fx/2=kx\cdot x/2 \) ​.

7. Работа силы тяжести не зависит от формы траектории, по которой перемещается тело; она зависит от начального и конечного положений тела. Пусть тело сначала перемещается из точки А в точку В по траектории АВ (рис. 46). Работа силы тяжести в этом случае

Пусть теперь тело движется из точки А в точку В сначала вдоль наклонной плоскости АС, затем вдоль основания наклонной плоскости ВС. Работа силы тяжести при перемещении по ВС равна нулю. Работа силы тяжести при перемещении по АС равна произведению проекции силы тяжести на наклонную плоскость ​ \( mg\sin\alpha \) ​ и длины наклонной плоскости, т.е. ​ \( A_=mg\sin\alpha\cdot l \) ​. Произведение ​ \( l\cdot\sin\alpha=h \) ​. Тогда \( A_=mgh \) . Работа силы тяжести при перемещении тела по двум различным траекториям не зависит от формы траектории, а зависит от начального и конечного положений тела.

Работа силы упругости также не зависит от формы траектории.

Предположим, что тело перемещается из точки А в точку В по траектории АСВ, а затем из точки В в точку А по траектории ВА. При движении по траектории АСВ сила тяжести совершает положительную работу, при движении по траектории В А работа силы тяжести отрицательна, равная по модулю работе при движении по траектории АСВ. Следовательно работа силы тяжести по замкнутой траектории равна нулю. То же относится и к работе силы упругости.

Силы, работа которых не зависит от формы траектории и по замкнутой траектории равна нулю, называют консервативными. К консервативным силам относятся сила тяжести и сила упругости.

8. Силы, работа которых зависит от формы пути, называют неконсервативными. Неконсервативной является сила трения. Если тело перемещается из точки А в точку В (рис. 47) сначала по прямой, а затем по ломаной линии АСВ, то в первом случае работа силы трения ​ \( A_=-Fl_ \) ​, а во втором ​ \( A_=A_+A_ \) ​, \( A_=-Fl_-Fl_ \) .

Следовательно, работа ​ \( A_ \) ​ не равна работе ​ \( A_ \) ​.

9. Мощностью называется физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, за который она совершена. Мощность характеризует быстроту совершения работы.

Мощность обозначается буквой ​ \( N \) ​.

Единица мощности: ​ \( [N]=[A]/[t] \) ​. ​ \( [N] \) ​ = 1 Дж/1 с = 1 Дж/с. Эта единица называется ватт (Вт). Один ватт — такая мощность, при которой работа 1 Дж совершается за 1 с.

10. Мощность, развиваемая двигателем, равна: ​ \( N = A/t \) ​, ​ \( A=F\cdot S \) ​, откуда ​ \( N=FS/t \) ​. Отношение перемещения ко времени представляет собой скорость движения: ​ \( S/t = v \) ​. Откуда ​ \( N = Fv \) ​.

Из полученной формулы видно, что при постоянной силе сопротивления скорость движения прямо пропорциональна мощности двигателя.

В различных машинах и механизмах происходит преобразование механической энергии. За счёт энергии при её преобразовании совершается работа. При этом на совершение полезной работы расходуется только часть энергии. Некоторая часть энергии тратится на совершение работы против сил трения. Таким образом, любая машина характеризуется величиной, показывающей, какая часть передаваемой ей энергии используется полезно. Эта величина называется коэффициентом полезного действия (КПД).

Коэффициентом полезного действия называют величину, равную отношению полезной работы ​ \( (A_п) \) ​ ко всей совершённой работе \( (A_с) \) : ​ \( \eta=A_п/A_с \) ​. Выражают КПД в процентах.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Работа определяется по формуле

1) ​ \( A=Fv \) ​
2) \( A=N/t \) ​
3) \( A=mv \) ​
4) \( A=FS \) ​

2. Груз равномерно поднимают вертикально вверх за привязанную к нему верёвку. Работа силы тяжести в этом случае

1) равна нулю
2) положительная
3) отрицательная
4) больше работы силы упругости

3. Ящик тянут за привязанную к нему верёвку, составляющую угол 60° с горизонтом, прикладывая силу 30 Н. Какова работа этой силы, если модуль перемещения равен 10 м?

1) 300 Дж
2) 150 Дж
3) 3 Дж
4) 1,5 Дж

4. Искусственный спутник Земли, масса которого равна ​ \( m \) ​, равномерно движется по круговой орбите радиусом ​ \( R \) ​. Работа, совершаемая силой тяжести за время, равное периоду обращения, равна

1) ​ \( mgR \) ​
2) ​ \( \pi mgR \) ​
3) \( 2\pi mgR \) ​
4) ​ \( 0 \) ​

5. Автомобиль массой 1,2 т проехал 800 м по горизонтальной дороге. Какая работа была совершена при этом силой трения, если коэффициент трения 0,1?

1) -960 кДж
2) -96 кДж
3) 960 кДж
4) 96 кДж

6. Пружину жёсткостью 200 Н/м растянули на 5 см. Какую работу совершит сила упругости при возвращении пружины в состояние равновесия?

1) 0,25 Дж
2) 5 Дж
3) 250 Дж
4) 500 Дж

7. Шарики одинаковой массы скатываются с горки по трём разным желобам, как показано на рисунке. В каком случае работа силы тяжести будет наибольшей?

1) 1
2) 2
3) 3
4) работа во всех случаях одинакова

8. Работа по замкнутой траектории равна нулю

А. Силы трения
Б. Силы упругости

Верным является ответ

1) и А, и Б
2) только А
3) только Б
4) ни А, ни Б

9. Единицей мощности в СИ является

10. Чему равна полезная работа, если совершённая работа составляет 1000 Дж, а КПД двигателя 40 %?

1) 40000 Дж
2) 1000 Дж
3) 400 Дж
4) 25 Дж

11. Установите соответствие между работой силы (в левом столбце таблицы) и знаком работы (в правом столбце таблицы). В ответе запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

РАБОТА СИЛЫ
A. Работа силы упругости при растяжении пружины
Б. Работа силы трения
B. Работа силы тяжести при падении тела

ЗНАК РАБОТЫ
1) положительная
2) отрицательная
3) равна нулю

12. Из приведённых ниже утверждений выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Работа силы тяжести не зависит от формы траектории.
2) Работа совершается при любом перемещении тела.
3) Работа силы трения скольжения всегда отрицательна.
4) Работа силы упругости по замкнутому контуру не равна нулю.
5) Работа силы трения не зависит от формы траектории.

Часть 2

13. Лебёдка равномерно поднимает груз массой 300 кг на высоту 3 м за 10 с. Какова мощность лебёдки?

Источник

Физическая величина, характеризующую быстроту совершения работы.

date image2020-06-08
views image89

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

А) работа В) напряжения

С) мощность D) сопротивления

E) нет правильного ответа.

Диэлектрики, длительное время сохраняющие поляризацию после устранения внешнего электрического поля.

1) сегнетоэлектрики 2) электреты

3) потенциал 4) пьезоэлектрический эффект

5) электрический емкость

Вещества, почти не проводящие электрический ток.

1) диэлектрики 2) электреты

3) сегнетоэлектрики 4) пьезоэлектрический эффект

Сколько p-n переходов у полупроводникового транзистора?

36.Управляемые выпрямители выполняются на базе:

а) Диодов б) Полевых транзисторов

в) Биполярных транзисторов г) Тиристоров

К какой степени интеграции относятся интегральные микросхемы, содержащие 500 логических элементов?

а) К малой б) К средней

в) К высокой г) К сверхвысокой

Какими свободными носителями зарядов обусловлен ток в фоторезисторе?

а) Дырками б) Электронами

в) Протонами г) Нейтронами

Какие из перечисленных ниже частиц имеют наименьший отрицательный заряд?

40. Участок цепи это…?

1) часть цепи между двумя узлами; 2) замкнутая часть цепи;

3) графическое изображение элементов; 4) часть цепи между двумя точками;

5) элемент электрической цепи, предназначенный для использование электрического сопротивления.

ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ

Для проверки теоретических знаний

По дисциплине ОП.04 Электротехника

23.01.06 Машинист дорожных и строительных машин

ВАРИАНТ 3

ФИО обучающегося: _____________________

Дата проведения: __. _. 201_г. ГруппаМДС 19-1Т

1. Измерение, при котором значение физической величины определяется непосредственно по показаниям приборов:

1) Правильное 2) Непосредственное

3) Прямое 4) Косвенное

2. Классы точности 1; 1,5; 2,5 имеют приборы:

1) Лабораторные 2) Контрольные

3) Технические 4) Учебные

3. Для расширения пределов измерения амперметра в цепь включают:

1) Емкость 2) Шунт

3) Резистор 4) Трансформатор

4. Приборы магнитоэлектрической системы могут работать в цепях:

1) Постоянного тока 2) Переменного тока

3) Выпрямленного тока 4) Пульсирующего тока

5) Импульсного тока

К какому признаку по классификации необходимо отнести первичный преобразователь?

1) измерительный преобразователь по функции преобразования

2) измерительный прибор по типу суммирующего устройства

3) измерительный прибор по положению в ЩИС

4) по представлению из величины

5) по методу измерений

К какому признаку по классификации необходимо отнести промежуточный преобразователь?

1) по способу представления измерений

2) по положению в измерительной системе

3) по способу представления показаний

4) по функции преобразования

5) по методу измерений

7. Отношение измерения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему изменение измеряемой величины –

1) цена деления 2) мера

3) чувствительность 4) диапазон измерений (рабочая часть шкалы)

5) градировочная характеристика

Какая погрешность определяется при повторных измерениях?

1) прогрессивная 2) систематическая

3) случайная 4) постоянная

К каким методам повышения точности средств измерений относится метод вспомогательных измерений, заключающийся в автоматизации процесса учета дополнительной погрешности средства измерений?

1) метод коррекции 2) метод стабилизации

3) метод многократных наблюдений 4) метод корреляции

5) метод диверсификации

Какие линии электропередач используются для передачи электроэнергии?

а) Воздушные б) Кабельные

в) Подземные г) Все перечисленные

Какую опасность представляет резонанс напряжений для электрических устройств?

а) Недопустимый перегрев отдельных элементов электрической цепи б) Пробой изоляции обмоток электрических машин и аппаратов

в) Пробой изоляции кабелей и конденсаторов

г) Все перечисленные аварийные режимы

12. В соответствии с требованиями к защите от воздействий окружающей среды электродвигатели выполняются:

а) защищенными б) закрытыми

в) взрывобезопасными г) все перечисленными

Какой ток наиболее опасен для человека при прочих равных условиях?

а) Постоянный б) Переменный с частотой 50 Гц

в) Переменный с частотой 50 мГц г) Опасность во всех случаях

14.Защитное заземление применяется для защиты электроустановок (металлических частей) …

а) не находящихся под напряжением б) Находящихся под напряжением

в) для ответа на вопрос не хватает данных

От чего зависит степень поражения человека электрическим током?

а) От силы тока б) от частоты тока

в) от напряжения г) От всех перечисленных факторов

Какая электрическая величина оказывает непосредственное физическое воздействие на организм человека?

а) Воздушные б) Кабельные

в) Подземные г) Все перечисленные

Какие части электротехнических устройств заземляются?

а) Соединенные с токоведущими деталями б) Изолированные от токоведущих деталей

в) Все перечисленные г) Не заземляются никакие

Опасен ли для человека источник электрической энергии, напряжением 36 В?

а) Опасен б) Неопасен

в) Опасен при некоторых условиях г) Это зависит от того, переменный ток или постоянный.

19.Синхронизм синхронного генератора, работающего в энергосистеме невозможен, если:

а) Вращающий момент турбины больше амплитуды электромагнитного момента. б) Вращающий момент турбины меньше амплитуды электромагнитного момента.

в) Эти моменты равны

г) Вопрос задан некорректно

Каким образом, возможно, изменять в широких пределах коэффициент мощности синхронного двигателя?

а) Воздействуя на ток в обмотке статора двигателя

б) Воздействуя на ток возбуждения двигателя

в) В обоих этих случаях

г) Это сделать не возможно

С какой скоростью вращается ротор синхронного генератора?

а) С той же скоростью, что и круговое магнитное поле токов статора б) Со скоростью, большей скорости вращения поля токов статора

в) Со скоростью, меньшей скорости вращения поля токов статора

г) Скорость вращения ротора определяется заводом – изготовителем

Источник

Поделиться с друзьями
Электрика и электроника