Девятый класс
  1. Механика  1.1. Движение  1.1.1. Виды движения  1.1.2. Расстояние и перемещение  1.1.3. Скорость и вектор скорости  1.1.4. Ускорение  1.1.5. Графическое представление движения  1.1.6. Уравнения движения  1.1.7. Равномерное и неравномерное движение  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Relative speed  1.1.10. Circular motion  1.2. Законы силы и движения  1.2.1. Понятие силы  1.2.2. Первый закон Ньютона  1.2.3. Newton's second law of motion  1.2.4. Третий закон Ньютона  1.2.5. Инерция и виды инерции  1.2.6. Motion  1.2.7. Conservation of momentum  1.2.8. Применение законов Ньютона в повседневной жизни  1.2.9. Types of Forces (Contact and Non-Contact)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Гравитационная сила  1.3.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.3.2. Важность гравитационной силы  1.3.3. Ускорение из-за гравитации  1.3.4. Свободное падение и невесомость  1.3.5. Масса и вес  1.3.6. Изменение g с высотой и глубиной  1.3.7. Kepler's laws of planetary motion  1.3.8. Satellites and their orbits  1.4. Work, Energy and Power  1.4.1. Понятие работы  1.4.2. Положительные и отрицательные действия  1.4.3. Работа, совершаемая постоянной и переменной силой  1.4.4. Энергия и ее формы  1.4.5. Кинетическая и потенциальная энергия  1.4.6. Закон сохранения энергии  1.4.8. Коммерческая единица энергии  1.4.9. Теорема о работе и энергии  1.5. Простые механизмы  1.5.1. Types of simple machines  1.5.2. Механическое преимущество  1.5.3. Эффективность машин  1.5.4. Рычаги и их типы  1.5.5. Блоки и наклонные плоскости  1.5.6. Шестерни и их применение
  2. Свойства материи  2.1. Состояния материи  2.1.1. Solids, liquids and gases  2.1.2. Свойства различных состояний вещества  2.1.3. Изменение состояния вещества  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе — Эйнштейна  2.2. Плотность и давление  2.2.1. Понятие плотности и относительной плотности  2.2.2. Давление в твердых телах, жидкостях и газах  2.2.3. Pascal's law and its applications  2.2.4. Атмосферное давление и его вариации  2.2.5. Surface tension and capillarity  2.3. Плавучесть и принцип Архимеда  2.3.1. Выталкивающая сила  2.3.2. Закон Архимеда  2.3.3. Применения принципа Архимеда  2.3.4. плавучие и тонущие объекты  2.3.5. Теория плавания и принцип Архимеда
  3. Теплота и термодинамика  3.1. Температура и тепло  3.1.1. Концепция тепла и температуры  3.1.2. Измерение температуры  3.1.3. Шкалы температуры  3.2. Heat transfer  3.2.1. Проводимость тепла  3.2.2. Конвекция тепла  3.2.3. тепловое излучение  3.2.4. Применения теплообмена  3.2.5. Теплопроводность  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Расширение твердых тел, жидкостей и газов  3.3.2. Abnormal expansion of water  3.3.3. Применение теплового расширения  3.4. Удельная теплоемкость и скрытая теплота  3.4.1. Концепция удельной теплоемкости  3.4.2. Измерение и применение удельной теплоемкости  3.4.3. Latent heat of fusion and vaporization  3.4.4. Тепловые двигатели и эффективность
  4. Волны и звук  4.1. Waves and their types  4.1.1. Механические и электромагнитные волны  4.1.2. Продольные и поперечные волны  4.1.3. Свойства волн  4.1.4. Длина волны, частота и скорость волны  4.1.5. Наложение волн  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Природа и передача звука  4.2.2. Скорость звука в различных средах  4.2.3. Отражение звука и эхо  4.2.4. Sonar and ultrasound  4.2.5. Резонанс и пульсация  4.3. Характеристики звука  4.3.1. Интенсивность, громкость и качество звука  4.3.2. Эффект Доплера в звуке
  5. Освещение и оптика  5.1. Отражение света  5.1.1. Законы отражения  5.1.2. Отражение от плоского зеркала  5.1.3. Отражение от сферического зеркала  5.1.4. Формирование изображения вогнутыми и выпуклыми зеркалами  5.1.5. Применения отражения  5.2. Преломление света  5.2.1. Законы преломления  5.2.2. Показатель преломления  5.2.3. Преломление через стеклянную плиту  5.2.4. Refraction in water and air  5.2.5. Lenses and their types  5.2.6. Image formation by convex and concave lenses  5.2.7. Total internal reflection and its applications  5.3. Дисперсия и рассеяние света  5.3.1. Спектр белого света  5.3.2. Prisms and Dispersion  5.3.3. Эффект Тиндаля и голубое небо
  6. Электричество и магнетизм  6.1. Электрический заряд и статическое электричество  6.1.1. Понятие электрического заряда  6.1.2. Зарядка трением, контактом и индукцией  6.1.3. Электроскоп и его работа  6.2. Current Electricity  6.2.1. Понятие электрического тока  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Факторы, влияющие на сопротивление  6.2.4. Последовательные и параллельные схемы  6.2.5. Тепловой эффект электрического тока  6.2.6. Электрическая мощность и энергия  6.3. Магнетизм  6.3.1. Естественные и искусственные магниты  6.3.2. Свойства магнитов  6.3.3. Earth's magnetism  6.3.4. Magnetic field and field lines  6.3.5. Электромагниты и их применение
  7. Современная физика  7.1. структура атома  7.1.1. Atomic Structure and Subatomic Particles  7.1.2. Электроны, протоны и нейтроны  7.1.3. Модель Резерфорда и Бора  7.2. Радиоактивность  7.2.1. Types of radioactive emissions  7.2.2. Период полураспада и радиоактивный распад  7.2.3. Использование и опасности радиации
  8. Space science and astronomy  8.1. Вселенная и ее компоненты  8.1.1. Звезды и галактики  8.1.2. Planets and Solar System  8.2. Спутники  8.2.1. Естественные и искусственные спутники  8.2.2. Использование спутников

Девятый класс → Механика → Work, Energy and Power ↓


Работа, совершаемая постоянной и переменной силой


В мире физики понятия работы, энергии и мощности помогают нам понять, как и почему происходят движения. Эти идеи являются основополагающими для объяснения природного мира, от движения планет до щелчка простого выключателя. Давайте углубимся в тему работы, сконцентрировавшись именно на работе, совершаемой постоянными и переменными силами.

Понимание работы

В повседневном языке "работа" может означать любое задание, которое мы должны выполнить. Однако в физике работа имеет специфическое определение. Работа совершается, когда сила вызывает движение объекта. Формула для расчета работы:

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

Где:

  • Работа (W) - это выполненная работа, измеряемая в джоулях (J).
  • Сила (F) - это приложенная сила, измеряемая в ньютонах (N).
  • Расстояние (d) - это расстояние, пройденное в направлении силы, измеряемое в метрах (m).
  • θ - это угол между силой и направлением движения.

Визуальный пример

F D θ

На этой схеме сила F приложена под углом θ, заставляя объект двигаться на расстояние d.

Работа, совершаемая постоянной силой

Когда сила, действующая на объект, остается постоянной по величине и направлению во время движения объекта, формула работы становится простой. Предположим, что направления силы и скорости совпадают, то есть θ = 0 градусов. Тогда у нас получается:

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

Эта ситуация обычно включает простые сценарии, такие как толкание тележки, перемещение коробки или поднятие объекта с постоянной скоростью.
Например, если вы толкаете тележку на расстояние 5 м с силой 20 N, выполненная работа будет 100 J.

Пример

Представьте, что вы толкаете коробку на ровной поверхности:

  • Сила (F): 10N
  • Расстояние (d): 5 метров

Рассчитайте выполненную работу, используя формулу:

Работа = 10 N × 5 m = 50 J

Таким образом, вы совершили 50 джоулей работы, поднимая коробку.

Работа, совершаемая переменной силой

Большинство реальных сценариев включают силы, которые меняются по величине и/или направлению, пока объект движется. Это касается понятия работы, выполненной изменяющейся силой.

Представьте, что сила F изображена на графике в зависимости от расстояния d. Площадь под кривой графика сила-расстояние представляет собой работу, совершенную переменной силой.

Визуальная концепция

Расстояние (d) Сила (F)

Этот график показывает, что сила также меняется в зависимости от скорости объекта, усложняя расчет работы.

Краткое резюме

Для расчета работы, выполненной переменной силой:

  • Разделите расстояние на более мелкие интервалы, где силу можно считать постоянной.
  • Рассчитайте работу, выполненную в каждом интервале.
  • Сложите все мелкие выполнения, чтобы найти общую работу.

В математических терминах этот процесс называется интегрированием. Для переменной силы выполненная работа определяется интегралом:

Работа (W) = ∫ F(x) dx

где F(x) - это сила как функция положения x.

Пример

Предположим, на объект действует сила следующим образом:
F(x) = 3x + 2, от x = 0 до x = 4.

Чтобы найти выполнение работы:

Работа (W) = ∫ от 0 до 4 (3x + 2) dx = [1.5x² + 2x] от 0 до 4 = (1.5(4)² + 2(4)) - (1.5(0)² + 2(0)) = (24 + 8) - 0 = 32 J

Таким образом, работа, выполненная переменной силой, равна 32 джоулям.

Приложения в реальной жизни

Понимание работы, независимо от того, является ли она постоянной или переменной, важно при проектировании механизмов и конструкций, использующих энергию эффективно. За пределами уроков физики:

  • Автомобильные двигатели должны преобразовывать топливо в работу для движения автомобилей.
  • Американские горки полагаются на работу, выполняемую силой тяжести и сопротивлением.
  • Краны и лифты используют принципы работы для безопасного подъема грузов и людей.

Заключение

Концепция работы, особенно различие между постоянными и переменными силами, помогает понять передачу энергии в различных системах. Независимо от того, толкаете ли вы коробку или рассчитываете силу при различных наклонах, освоение этих концепций приведет к более глубокому пониманию физического мира вокруг нас.


Девятый класс → 1.4.3


U
username
0%
завершено в Девятый класс

← Предыдущий (1.4.2)
Положительные и отрицательные действия
Следующий (1.4.4) →
Энергия и ее формы

Комментарии 



Работа, совершаемая постоянной и переменной силой

https://www.physicsflow.com/g9/1.4.3?pfal=ru