Десятый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Движение в двух измерениях  1.1.3. Смещение и расстояние  1.1.4. Скорость и Вектор  1.1.5. Ускорение  1.1.6. Графическое представление движения  1.1.7. Equations of motion  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Движение тела, брошенного под углом к горизонту  1.1.10. Относительная скорость  1.2. Динамика  1.2.1. Законы движения Ньютона  1.2.2. Инерция и масса  1.2.3. Сила и ее виды  1.2.4. Сила действия и противодействия  1.2.5. Friction and its effects  1.2.6. Коэффициент трения  1.2.7. Круговое движение  1.2.8. Центростремительная сила и центростремительное ускорение  1.2.9. Импульс и количество движения  1.2.10. Conservation of momentum  1.2.11. Третий закон Ньютона и его применения  1.3. Работа, энергия и мощность  1.3.1. Работа, совершаемая силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая энергия  1.3.4. Потенциальная энергия  1.3.5. Mechanical energy  1.3.6. Сохранение энергии  1.3.7. Мощность и эффективность  1.3.8. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии  1.4. Гравитационная сила  1.4.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.4.2. Гравитационное поле и напряженность поля  1.4.3. Ускорение свободного падения на разных планетах  1.4.4. Законы движения планет Кеплера  1.4.5. Orbits and satellites  1.4.6. Вес и кажущийся вес  1.4.7. Гравитационная потенциальная энергия
  2. Свойства материи  2.1. States of matter  2.1.1. Твердое, жидкое и газообразное  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Межмолекулярные силы  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе–Эйнштейна  2.2. Давление  2.2.1. Определение давления  2.2.2. Pressure in liquids  2.2.3. Атмосферное давление  2.2.4. Принцип Паскаля  2.2.5. Принцип Архимеда и плавучесть  2.2.6. Поверхностное натяжение и капиллярность  2.3. Эластичность  2.3.1. Закон Гука  2.3.2. Stress and strain  2.3.3. Предел упругости и модуль упругости  2.3.4. Применения упругости
  3. Thermal physics  3.1. тепло и температура  3.1.1. Difference Between Heat and Temperature  3.1.2. Температурная шкала  3.1.3. Тепловое расширение  3.1.4. Тепловое равновесие  3.2. Теплопередача  3.2.1. Проводимость  3.2.2. Конвекция  3.2.3. Излучение  3.2.4. Insulation and its applications  3.3. Тепловые свойства вещества  3.3.1. Удельная теплоемкость  3.3.2. Скрытая теплота и фазовые переходы  3.3.3. Boiling and Melting Point  3.3.4. Тепловые двигатели и холодильные установки  3.4. Законы термодинамики  3.4.1. Нулевой закон термодинамики  3.4.2. Первый закон термодинамики  3.4.3. Второй закон термодинамики  3.4.4. Цикл Карно
  4. Волны и оптика  4.1. Природа и свойства волн  4.1.1. Типы волн в природе и свойства волн  4.1.2. Поперечные и продольные волны  4.1.3. Параметры волн  4.1.4. Отражение и преломление волн  4.1.5. Суперпозиция и интерференция  4.1.6. Стоячие волны и резонанс  4.1.7. Эффект Доплера  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Характеристики звуковых волн  4.2.2. Скорость звука в разных средах  4.2.3. Применение звуковых волн  4.2.4. Ультразвук и его использование  4.3. Light Waves and Optics  4.3.1. Природа света  4.3.2. Отражение света  4.3.3. Laws of reflection  4.3.4. Mirrors and Image Formation  4.3.5. Преломление света  4.3.6. Закон Снелла  4.3.7. Линзы и образование изображения  4.3.8. Полное внутреннее отражение и критический угол  4.3.9. Оптическое волокно  4.4. Оптические приборы  4.4.1. Microscope  4.4.2. Телескоп  4.4.3. Человеческий глаз и дефекты зрения  4.4.4. Камера и принцип ее работы
  5. Электричество и магнетизм  5.1. Электростатика  5.1.1. Электрический заряд и его свойства  5.1.2. Проводники и изоляторы  5.1.3. Coulomb's law  5.1.4. Электрическое поле и линии поля  5.1.5. Electric potential and potential difference  5.1.6. Конденсаторы и емкость  5.2. Ток электричества  5.2.1. Electric current and its measurement  5.2.2. Закон Ома  5.2.3. Сопротивление и удельное сопротивление  5.2.4. Последовательные и параллельные цепи  5.2.5. Электрическая энергия и мощность  5.2.6. Законы Кирхгофа  5.3. Магнетизм и электромагнетизм  5.3.1. Магнитное поле и линии поля  5.3.2. Магнитные эффекты электрического тока  5.3.3. Электромагнитная индукция  5.3.4. Законы электромагнитной индукции Фарадея  5.3.5. Трансформаторы и их применение  5.3.6. AC and DC current
  6. Современная физика  6.1. Nuclear physics  6.1.1. Структура атома  6.1.2. Атомная модель Бора  6.1.3. Энергетические уровни электронов  6.1.4. Рентгеновские лучи и их применение  6.2. Радиоактивность  6.2.1. Виды радиации  6.2.2. Half-life and radioactive decay  6.2.3. Ядерные реакции и их применения  6.2.4. Деление и Синтез  6.3. Quantum physics  6.3.1. Дуализм волна-частица  6.3.2. Photoelectric effect  6.3.3. Квантизация энергии  6.3.4. Принцип неопределённости Гейзенберга
  7. Электроника и связь  7.1. Полупроводники  7.1.1. Проводники, изоляторы и полупроводники  7.1.2. Диоды и их применение  7.1.3. Транзисторы и логические элементы  7.1.4. Светодиоды и фотодиоды  7.2. Системы Коммуникации  7.2.1. Основы коммуникации  7.2.2. Аналоговые и цифровые сигналы  7.2.3. Беспроводная связь и оптоволоконная связь  7.2.4. Радиоволны и модуляция

Десятый класс → Механика ↓


Работа, энергия и мощность


Введение

В физике понимание концепций работы, энергии и мощности важно для понимания того, как объекты движутся и взаимодействуют в окружающем мире. Эти концепции важны не только для физики, но и применяются в различных областях, таких как инженерия, биология и химия. Давайте подробно рассмотрим эти концепции.

Что такое работа?

В контексте физики работа определяется как действие силы, заставляющее объект двигаться в направлении силы. Работа выполняется только тогда, когда есть движение, и она вычисляется с использованием формулы:

Работа (W) = Сила (F) × Расстояние (d) × cos(θ)

Где:

  • W — выполненная работа, измеряется в джоулях (Дж).
  • F — приложенная сила в Ньютонах (Н).
  • d — пройденное расстояние в метрах.
  • θ — угол между силой и направлением движения.

Например, если вы толкаете коробку на 2 метра с силой 10 Н, выполненная работа будет:

W = 10 Н × 2 м × cos(0°) = 20 Дж

Понимание энергии

Энергия — это способность выполнять работу. Она существует в различных формах, таких как механическая, тепловая, химическая и ядерная энергия. В механике мы в основном сосредотачиваемся на механической энергии, которая делится на два основных типа: кинетическая и потенциальная энергия.

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия — это энергия движения. Любой движущийся объект обладает кинетической энергией, которая может быть рассчитана по формуле:

Кинетическая энергия (KE) = 0.5 × масса (m) × скорость (v)²

Где:

  • m — масса объекта в килограммах (кг).
  • v — скорость объекта в метрах в секунду (м/с).

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия — это энергия, накопленная из-за положения или состояния объекта. Общим типом является гравитационная потенциальная энергия, которая определяется высотой и массой объекта относительно гравитационного притяжения Земли. Формула:

Потенциальная энергия (PE) = масса (m) × ускорение свободного падения (g) × высота (h)

Где:

  • g — ускорение свободного падения (около 9.8 м/с² на Земле).

Например, камень на вершине скалы имеет потенциальную энергию, которую можно преобразовать в кинетическую энергию при падении.

Иллюстрация преобразования энергии

Ниже приведен визуальный пример преобразования энергии:

потенциальная энергия кинетическая энергия

Открытие мощности

Мощность — это скорость выполнения работы или преобразования энергии. Она определяет, насколько быстро выполняется работа или преобразуется энергия. Единица мощности — ватт (Вт), названная в честь Джеймса Ватта, сыгравшего ключевую роль в разработке парового двигателя. Мощность вычисляется по формуле:

Мощность (P) = Выполненная работа (W) / Время выполнения (t)

Если человек поднимает коробку силой 50 Н на высоту 2 м за 5 секунд, то выполненная работа будет:
W = 50 Н × 2 м = 100 Дж

Таким образом, мощность:

P = 100 Дж / 5 с = 20 Вт

Это означает, что человек затратил 20 ватт мощности при подъеме.

Связь между работой, энергией и мощностью

Работа и энергия тесно связаны; выполненная работа над объектом приводит к изменению его энергии. Когда выполняется работа над объектом, его энергия либо увеличивается, либо уменьшается. Мощность, с другой стороны, измеряет, насколько быстро происходит эта работа или передача энергии.

Рассмотрим двигатель автомобиля:

  • Функция: Двигатель работает для перемещения автомобиля.
  • Энергия: Химическая энергия топлива преобразуется в механическую энергию.
  • Мощность: Это показывает, насколько быстро двигатель может выполнить работу.

Примеры задач

Задача 1: Расчет работы

Человек толкает тележку на расстояние 10 м с силой 30 Н. Рассчитать выполненную работу.

Решение:

W = F × d = 30 Н × 10 м = 300 Дж

Выполненная работа составляет 300 джоулей.

Задача 2: Расчет кинетической энергии

Автомобиль массой 1500 кг движется со скоростью 20 м/с. Рассчитать его кинетическую энергию.

Решение:

KE = 0.5 × m × v² = 0.5 × 1500 кг × (20 м/с)² = 300000 Дж

Кинетическая энергия автомобиля составляет 300 000 джоулей.

Задача 3: Мощность в действии

Лампочка использует 60 джоулей энергии за 3 секунды. Рассчитать мощность, потребляемую лампочкой.

Решение:

P = E / t = 60 Дж / 3 с = 20 Вт

Мощность, потребляемая лампочкой, составляет 20 ватт.

Заключение

Вкратце, работа, энергия и мощность — фундаментальные концепции в механике, описывающие движение и взаимодействие объектов. Понимание этих концепций помогает нам понять, как физические силы воздействуют на окружающий мир.

Изучение работы, энергии и мощности помогает нам решать практические задачи, такие как расчет энергоэффективности машины или понимание того, как различные формы энергии передаются и преобразуются.


Десятый класс → 1.3


U
username
0%
завершено в Десятый класс

← Предыдущий (1.2.11)
Третий закон Ньютона и его применения
Следующий (1.3.1) →
Работа, совершаемая силой

Комментарии 



Работа, энергия и мощность

https://www.physicsflow.com/g10/1.3?pfal=ru