Dinamika - Karaclown fizika tanfolyam - Erő - Munka - Energia - Teljesítmény - Hatékonyság
Az erő, az F szimbólum, olyan ok, amely képes hatást kiváltani: egy test elmozdulása vagy deformációja. Vagy egy érték: annak intenzitása, vagy egy vektor ábrázolja (lásd a vektoros fejezetet). Olyan erő esetén, amely egy testre hat, hogy gyorsuljon, az erő megegyezik a tömeg és a tömeg által tapasztalt gyorsulás szorzatával:
Egységek:
F esetében az erő, mértékegység: a newton, N
M esetén a tömeg, egység: a kiló, kg
A gyorsulás mértékegysége: [?]
Tehát keressük meg a gyorsulás mértékegységeit a definíciójából: a gyorsulás a sebesség változását jelenti, méterben/másodpercben mérve, egy bizonyos t időtartamban, másodpercben mérve, és megfogalmazása:
Hivatalos egységek a nemzetközi rendszer (SI) szerint:
V esetén a sebesség mértékegysége: méter másodpercenként, m/s
A t, idő, egység: a második, s
A gyorsulás mértékegységeinek megtalálásához használjuk ugyanazt a fenti képletet:
a = (m/s)/s = m/s s = m/s2 mértékegysége
A gyorsulás mértékegysége ezért négyzetmásodpercenként méter.
Ez a fejezet a dinamikával, vagyis fizikai mennyiségekkel (erő, energia, erő) foglalkozik, amelyek mozgást hoznak létre. A statikus erővel való különbség megértéséhez nézzünk meg egy Ming-periódusú vázát:
Statikus eset, példa az asztalra helyezett Ming vázára:
A váza a gravitáció vagy a földi vonzerő hatásának van kitéve. Helyben marad, mert az asztal reakcióereje (támasza) pontosan kompenzálja ezt a gravitációs erőt. Mozgás nélküli váza => egyensúlyi rendszer (lásd: A macska tömeges tömege). Itt g a földi gyorsulás, amely nem eredményez mozgást a vázán, bár a súlytalanság továbbra is hat rá, súlyt adva neki.
Dinamikus eset, függőleges elmozdulás, példa egy szabad esésre:
Itt g okozza a váza mozgását, amely felgyorsul, ha vákuumba kerül. Ez addig gyorsul, amíg a levegő súrlódási erői, amelyek lassítják az esését, kiegyenlítik a gravitációs erőt. Körülbelül t = 10 s után eléri a maximális sebességet: v = körülbelül 150 km/h. A váza továbbra is állandó sebességgel zuhan, bár még mindig gyorsulásnak van kitéve. A kapott, azaz az erők összege nulla. A rendszer egyensúlyban van. A g gyorsulás már nem eredményezi a sebesség növekedését, mert a súlytalanságot súrlódás kompenzálja. Vegye figyelembe, hogy ha a Földön nem lenne légkör, tehát nincs súrlódási erő, akkor a váza tovább gyorsul.
Dinamikus tok: vízszintes elmozdulás, amelyet hajtóerő produkál:
Amikor egy erő hat egy testre és mozgatja, akkor W munkát végez. Ez a munka az erő elmozdulásának irányába eső szorzatának és az elmozdulás hosszának szorzata. Példa egy munkára az ünnepek alatt.
Ref.
Egységek:
W esetében az erő elmozdulása az elmozdulás során, egység: a joule, J
F esetében az erő intenzitása az elmozdulás irányában, egység: a newton, N
D esetén az erő hatástávolsága, egység: a méter, m
A munka arányos az erővel és az elmozdulással. Ha nincs utazás, d = 0 => W = 0, az ünnepek alatt nincs munka.
1. példa:
Egy ember 10 m-rel húzza meg a szekeret 20 fokos szögben, 6 N erővel. Mérhető, hogy csak 5,5 N erő működik és mozgatja a kocsit. Elég, ha a rajzot méretarányosan készítjük el (lásd az Agyvihar, 1. Ötletvihar fejezet)
2. példa:
Ftotale = 10 N erővel az ember 10 m-t húz, 45 fokos béta szögben, sínen futó szekeret. Mérhető, hogy csak 7 N erő működik és mozgatja a kocsit. Csak készítse el a rajzot méretarányosan:
3. példa:
Az m tömegű járművet a gyorsulással d távolságra húzzák .
Ez a húzóerő megegyezik a gyorsulással megszorzott tömeggel: F = m a
Tudva, hogy ennek az erőnek a munkája W = F d, akkor W = m a d
4. példa:
Erő munkája függőleges elmozduláson. A vonóerő miatt a tömeg h magassággal emelkedik a tárcsának köszönhetően:
Hogy leküzdje a súly erőjét, amely Fp = m · g, akkor a Kivonás = m · g értéket érheti el
Az elmozdulás már nem vízszintes távolságon, hanem h magasságon van, így a húzóerő munkája:
A munka fogalmának középpontjában az ellenállás elleni mozgás fogalma áll. Az ellenállást erővel (gravitáció, súrlódás stb.) Vagy tehetetlenséggel lehet előállítani. A testen végzett munka lehetővé teszi ennek az ellenállásnak a leküzdését, hogy mozgásba hozza, mozgásban tartsa vagy akár módosítsa mozgását. És a mű minden esetben az energia variációját váltja ki.
1) A tehetetlenség elleni hajtóerő munkája felgyorsítja a testet. Ez a mozgó test mozgási energiájának növekedését eredményezi (egy autó gyorsulása, teherhúzás).
2) A gravitációs erő ellen kifejtett erő munkája lehetővé teszi a test magasabb helyzetbe történő elmozdulását. Ez az elmozdult test potenciális gravitációs energiájának növekedését eredményezi. Példa: izmaink lehetővé teszik számunkra, hogy felmásszunk egy hegyre, legyőzzük a gravitációs erőt, és növeljük a leereszkedéskor helyreállítható potenciális energiánkat.