Jismning kosmosdagi har qanday harakati, uning umumiy energiyasining o'zgarishiga olib keladigan ish bilan bog'liq. Ushbu maqolada biz bu miqdor nima ekanligini, mexanik ish qanday o'lchanganini va qanday belgilanishini ko'rib chiqamiz va biz ushbu mavzu bo'yicha qiziqarli masalani ham hal qilamiz.
Jismoniy miqdor sifatida ishlash
Mexanik ish nima bilan o'lchanadi, degan savolga javob berishdan oldin ushbu qiymat bilan tanishib chiqamiz. Ta'rifga ko'ra, ish bu kuchning skalyar mahsuloti va bu kuch sabab bo'lgan tananing siljishi vektoridir. Matematik jihatdan biz quyidagi tenglikni yozishimiz mumkin:
A=(F¯S¯).
Dumaloq qavslar nuqta mahsulotini bildiradi. Xususiyatlarini hisobga olgan holda, ushbu formula aniq quyidagicha qayta yoziladi:
A=FScos(a).
Bu yerda a - kuch va siljish vektorlari orasidagi burchak.
Yozma ifodalardan kelib chiqadiki, ish metr boshiga Nyutonda (Nm) oʻlchanadi. Ma'lumki,bu miqdor joule (J) deb ataladi. Ya'ni, fizikada mexanik ish ish birliklari Joul bilan o'lchanadi. Bir Joul shunday ishga to'g'ri keladi, bunda jismning harakatiga parallel ravishda harakat qiluvchi bir Nyuton kuchi uning fazodagi holatini bir metrga o'zgartirishga olib keladi.
Fizikadagi mexanik ishlarni belgilashga kelsak, shuni ta'kidlash kerakki, buning uchun A harfi ko'pincha ishlatiladi (nemis ardeitidan - mehnat, ish). Ingliz tilidagi adabiyotlarda bu qiymatning belgilanishini lotincha W harfi bilan topishingiz mumkin. Rus tilidagi adabiyotlarda bu harf kuch uchun ajratilgan.
Ish va energiya
Mexanik ish qanday o'lchanadi degan savolni aniqlab, uning birliklari energiya uchun birliklarga to'g'ri kelishini ko'rdik. Bu tasodif tasodifiy emas. Gap shundaki, ko'rib chiqilayotgan jismoniy miqdor energiyaning tabiatda namoyon bo'lish usullaridan biridir. Kuchli maydonlarda yoki ular yo'qligida jismlarning har qanday harakati energiya xarajatlarini talab qiladi. Ikkinchisi jismlarning kinetik va potentsial energiyasini o'zgartirish uchun ishlatiladi. Bu oʻzgarish jarayoni bajarilayotgan ishlar bilan tavsiflanadi.
Energiya jismlarning asosiy xususiyatidir. U izolyatsiyalangan tizimlarda saqlanadi, u mexanik, kimyoviy, termal, elektr va boshqa shakllarga aylanishi mumkin. Ish faqat energiya jarayonlarining mexanik ko'rinishidir.
Gazlarda ishlash
Ishlash uchun yuqorida yozilgan ifodaasosiy hisoblanadi. Biroq, bu formula fizikaning turli sohalariga oid amaliy masalalarni yechish uchun mos kelmasligi mumkin, shuning uchun undan olingan boshqa iboralar qo'llaniladi. Bunday holatlardan biri gaz tomonidan bajariladigan ishdir. Uni quyidagi formula yordamida hisoblash qulay:
A=∫V(PdV).
Bu yerda P - gazdagi bosim, V - uning hajmi. Mexanik ish qanday o'lchanganligini bilib, integral ifodaning haqiqiyligini isbotlash oson:
Pam3=N/m2m3=N m=J.
Umumiy holatda bosim hajmning funktsiyasidir, shuning uchun integrand ixtiyoriy shaklni olishi mumkin. Izobarik jarayonda gazning kengayishi yoki qisqarishi doimiy bosimda sodir bo'ladi. Bunda gazning ishi P qiymatining oddiy mahsulotiga va uning hajmining o'zgarishiga teng bo'ladi.
Tanani eksa atrofida aylantirganda ishlang
Aylanish harakati tabiatda va texnologiyada keng tarqalgan. U momentlar (kuch, impuls va inersiya) tushunchalari bilan tavsiflanadi. Tananing yoki tizimning ma'lum bir o'q atrofida aylanishiga sabab bo'lgan tashqi kuchlarning ishini aniqlash uchun birinchi navbatda kuch momentini hisoblash kerak. U quyidagicha hisoblanadi:
M=Fd.
Bu erda d - kuch vektoridan aylanish o'qigacha bo'lgan masofa, elka deyiladi. Tizimning ma'lum bir o'q atrofida th burchak ostida aylanishiga olib kelgan M momenti quyidagi ishni bajaradi:
A=Mth.
Mana MNm da, th burchagi esa radianlarda ifodalangan.
Mexanik ish uchun fizika vazifasi
Maqolada ta'kidlanganidek, ish doimo u yoki bu kuch tomonidan amalga oshiriladi. Quyidagi qiziqarli muammoni ko'rib chiqing.
Tana gorizontga 25o burchak ostida egilgan tekislikda joylashgan. Pastga sirpanib, tana biroz kinetik energiyaga ega bo'ldi. Bu energiyani, shuningdek, tortishish ishini hisoblash kerak. Jismning massasi 1 kg, uning samolyot bo'ylab bosib o'tgan yo'li 2 metr. Sürgülü ishqalanish qarshiligini e'tiborsiz qoldirish mumkin.
Yuqorida koʻrsatilgandek, kuchning faqat siljish boʻylab yoʻn altirilgan qismigina ishlaydi. Bu holda tortishish kuchining quyidagi qismi siljish bo'ylab harakat qilishini ko'rsatish oson:
F=mgsin(a).
Bu yerda a - tekislikning qiyalik burchagi. Keyin ish quyidagicha hisoblanadi:
A=mgsin(a)S=19,810,42262=8,29 J.
Ya'ni tortishish kuchi ijobiy ishlaydi.
Endi tushish oxirida tananing kinetik energiyasini aniqlaymiz. Buning uchun Nyutonning ikkinchi qonunini eslab, tezlanishni hisoblang:
a=F/m=gsin(a).
Tananing sirpanishi bir xilda tezlashgani uchun biz harakat vaqtini aniqlash uchun tegishli kinematik formuladan foydalanishga haqlimiz:
S=at2/2=>
t=√(2S/a)=√(2S/(gsin(a))).
Tuzilish oxirida tananing tezligi quyidagicha hisoblanadi:
v=at=gsin(a)√(2S/(gsin(a)))=√(2Sgsin(a)).
Tarjima harakatining kinetik energiyasi quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi:
E=mv2/2=m2Sgsin(a)/2=mSgsin(a).
Biz qiziqarli natijaga erishdik: kinetik energiya formulasi avval olingan tortishish ishi ifodasiga toʻliq mos keladi. Bu F kuchning barcha mexanik ishi toymasin jismning kinetik energiyasini oshirishga qaratilganligini ko'rsatadi. Darhaqiqat, ishqalanish kuchlari tufayli A ish har doim E energiyasidan kattaroq bo'lib chiqadi.
