Შეგიძლიათ იპოვოთ მექანიკური სიმძლავრეგამოიყენება ყველგან თანამედროვე მსოფლიოში. დღეს მანქანაში იჯექი? მან გამოიყენა ენერგია, საწვავისგან ან ბატარეისგან, მექანიკური კომპონენტების ურთიერთდაკავშირებული სერიის გადასაადგილებლად - ღერძი, გადაცემათა კოლოფი, ქამრები და ა.შ. - სანამ საბოლოოდ გამოიყენებოდა ეს ენერგია ბორბლების დასატრიალებლად და მანქანის გადასაადგილებლად წინ
Ძალაფიზიკაში არისკურსირომელიც მუშაობადროთა განმავლობაში ხორციელდება. სიტყვა "მექანიკური" მხოლოდ აღწერითია; ის გეუბნებათ, რომ სიმძლავრე ასოცირდება მანქანასთან და სხვადასხვა კომპონენტის გადაადგილებასთან, როგორიცაა მანქანის ძრავა ან საათის ბორკილი.
მექანიკური ენერგიის ფორმულა იყენებს ფიზიკის იგივე ფუნდამენტურ კანონებს, რომლებიც გამოიყენება ენერგიის სხვა ფორმებისათვის.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
Ძალაპ განისაზღვრება, როგორც მუშაობავდასრულდადროტშემდეგი ფორმულის მიხედვით. შენიშვნა ერთეულების შესახებ: სიმძლავრე უნდა იყოს ვატებში (W), მუშაობა ჯოულებში (J) და დრო წამებში (წამებში) - ყოველთვის გადაამოწმეთ თქვენი მნიშვნელობების ჩართვამდე.
მექანიკური ენერგია იგივე კანონებს ემორჩილება, რომლებიც არეგულირებს ენერგიის სხვა ტიპებს, როგორიცაა ქიმიური ან თერმული. მექანიკური სიმძლავრეეს არის უბრალოდ ენერგია, რომელიც ასოცირდება მექანიკური სისტემის მოძრავ კომპონენტებთან, მაგალითად ანტიკური საათის გადაცემათა კოლოფი, ბორბლები და ამძრავები.
ენერგია, ძალა, სამუშაო და ძალა
მექანიკური ენერგიის გამოხატვის აზრის მისაღწევად, სასარგებლოა ოთხი ურთიერთდაკავშირებული ტერმინის გამოყოფა:ენერგია, ძალა, მუშაობადაძალა.
- ენერგიაეობიექტი შეიცავს გაზომვას, თუ რამდენი სამუშაო შეუძლია გააკეთოს; სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, რა მოძრაობის შექმნის შესაძლებლობა აქვს მას. იგი იზომება ჯოულებით (J).
- აძალავარსებითად არის ბიძგი ან დაწევა. ძალები გადააქვთ ენერგია ობიექტებს შორის. სიჩქარის მსგავსად, ძალასაც აქვს ორივესიდიდედამიმართულება. ის იზომება ნიუტონში (N).
- თუ ძალა ობიექტს მოძრაობსიმავე მიმართულებითის მოქმედებს, ასრულებს მუშაობა. განმარტების თანახმად, ერთი ერთეულის ენერგია საჭიროა ერთი ერთეულის მუშაობის შესასრულებლად. იმის გამო, რომ ენერგია და სამუშაო განისაზღვრება ერთმანეთის მიხედვით, ისინი იზომება ჯოულებით (J).
- Ძალაარის საზომი კურსირომელიც შესრულებულია სამუშაოანენერგია გამოიყენება დროის განმავლობაში. დენის სტანდარტული ერთეული არის ვატი (W).
განტოლება მექანიკური ენერგიისთვის
ენერგიასა და მუშაობას შორის ურთიერთმიმართების გამო, მათემატიკური ენერგიის გამოხატვის ორი საერთო გზა არსებობს. პირველი არის თვალსაზრისითმუშაობა ვდადრო ტ:
P = \ frac {W} {t}
სიმძლავრე ხაზოვანი მოძრაობით
თუ სწორხაზოვან მოძრაობასთან გაქვთ საქმე, შეიძლება ჩათვალოთ, რომ ნებისმიერი ძალა გამოიყენებს ან ობიექტს მოძრაობს წინ ან უკან სწორი გზით გასწვრივ ძალის მოქმედებას - იფიქრეთ მატარებლებზე ა სიმღერა იმის გამო, რომ მიმართულებითი კომპონენტი ძირითადად ზრუნავს საკუთარ თავზე, თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოხატოთ ძალა მარტივი ფორმულის გამოყენებითძალა, მანძილიდასიჩქარე.
ამ სიტუაციებში,მუშაობა ვშეიძლება განისაზღვროს, როგორცძალა ვ × მანძილი დ. შეაერთეთ ზემოთ მოცემულ ძირითად განტოლებაში და მიიღებთ:
P = \ frac {Fd} {t}
რამე ნაცნობი შეამჩნიეთ ხაზოვანი მოძრაობით,მანძილიგაყოფილიდროარის განმარტებასიჩქარე (ვ), ასე რომ, ჩვენ ასევე შეგვიძლია გამოვხატოთ ძალა, როგორც:
P = F \ frac {d} {t} = Fv
გამოთვლის მაგალითი: სამრეცხაოს ტარება
კარგი, ეს იყო აბსტრაქტული მათემატიკა, მაგრამ მოდით, ვუშვათ მას, რომ ამოვიცნოთ ნიმუში:
თქვენი მშობლები გთხოვენ, რომ 10 კილოგრამიანი სუფთა სამრეცხაო ატვირთოთ ზედა სართულზე. თუკი კიბეებზე ასვლას ჩვეულებრივ 30 წამს სჭირდება, ხოლო კიბეები 3 მეტრის სიგრძისაა, შეაფასეთ რამდენი ენერგიის დახარჯვა დაგჭირდებათ ტანსაცმლის კიბის ქვემოდან იქამდე მისასვლელად ზედა
მოთხოვნიდან გამომდინარე, ჩვენ ის დრო ვიცოდითტიქნება 30 წამი, მაგრამ მუშაობის მნიშვნელობა არ გვაქვსვ. ამასთან, შეფასების მიზნით შეგვიძლია გავამარტივოთ სცენარი. იმის ნაცვლად, რომ იდარდოთ სამრეცხაოს ზემოთ და წინ გადაწევაზე თითოეულ ინდივიდუალურ საფეხურზე, ჩავთვალოთ, რომ თქვენ მას უბრალოდ ადიხართ მისი საწყისი სიმაღლიდან სწორ ხაზზე. ახლა ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთპ = ვ × დ / ტმექანიკური ენერგიის გამოხატვა, მაგრამ ჩვენ მაინც უნდა გავარკვიოთ, თუ რა ძალაშია ეს ძალა.
იმისათვის, რომ სამრეცხაო აიღოთ, თქვენ უნდა დაუპირისპირდეთ მასზე მიზიდულობის ძალას. მას შემდეგ, რაც სიმძიმის ძალა არისF = მგდაღმავალი მიმართულებით, იგივე ძალა უნდა გამოიყენოთ მიმართულების მიმართულებით. Ჩაინიშნეგარის აჩქარება მიზიდულობის გამო, რომელიც დედამიწაზე არის 9,8 მ / წმ2. ამის გათვალისწინებით, ჩვენ შეგვიძლია შევქმნათ სტანდარტული ენერგიის ფორმულის გაფართოებული ვერსია:
P = მგ \ frac {d} {t}
ჩვენ შეგვიძლია შევაერთოთ ჩვენი მნიშვნელობები მასის, აჩქარების, მანძილისა და დროისთვის:
P = (10 \ ჯერ 9,8) \ frac {3} {30} = 9,08 \ ტექსტი {ვატი}
ასე რომ, თქვენ უნდა დახარჯოთ დაახლოებით 9,08 ვატი სამრეცხაოს ტარებისთვის.
დასკვნითი შენიშვნა სირთულის შესახებ
ჩვენი დისკუსია შემოიფარგლა საკმაოდ მარტივი სცენარებით და შედარებით მარტივი მათემატიკით. მოწინავე ფიზიკაში, მექანიკური სიმძლავრის განტოლების დახვეწილ ფორმებს შეიძლება დასჭირდეს გამოთვლა და გრძელი, უფრო რთული ფორმულები, რომლებიც ითვალისწინებს მრავალ ძალას, მრუდე მოძრაობას და სხვა გართულებებს ფაქტორები
თუ თქვენ გჭირდებათ უფრო მეტი სიღრმისეული ინფორმაცია, ჰიპერფიზიკის მონაცემთა ბაზა უმასპინძლა ჯორჯიის სახელმწიფო უნივერსიტეტმა შესანიშნავი რესურსია.