Механическая работа и мощность. Единицы измерения работы и мощности.
Краткий ответ
Механическая работа – это скалярная величина, равная произведению модуля силы, действующей на тело, на модуль перемещения и на косинус угла между вектором силы и вектором перемещения (или скорости).
A = Fs cos α
Обозначения:
A - Механическая работа
F - Сила, действующая на тело
S - Перемещение, которое тело совершает под действием силы
a - Угол между направлением действия силы и вектором перемещения
Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю.
В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж).
[1 Дж=1 Н·м]
Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью.
Мощность N – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа:
N=A/t
В Международной системе (СИ) единица мощности называется ватт (Вт).
Внесистемная единица мощности
Развернутый ответ
Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы.
Если на тело действует сила и тело под действием этой силы перемещается, то говорят, что сила совершает работу.
Механическая работа – это скалярная величина, равная произведению модуля силы, действующей на тело, на модуль перемещения и на косинус угла между вектором силы и вектором перемещения (или скорости).
A = Fs cos α
Обозначения:
A - Механическая работа
F - Сила, действующая на тело
S - Перемещение, которое тело совершает под действием силы
a - Угол между направлением действия силы и вектором перемещения
В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 Н на перемещении 1 м в направлении действия силы.
[1 Дж=1 Н·м]
Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю.
1) Если направление силы совпадает с направлением движения тела, т.е.α = 0, cos α = 1 то
A=F·S
2) Если сила направлена перпендикулярно к направлению движения тела, т.е. α = 90º, cos α = 0 то
A = 0
Следовательно, если тело перемещается в направлении, перпендикулярном к направлению действия силы, то сила не производит работы.
3) Если угол между направлением силы и направлением движения тупой, т.е. α > 90º, cos α < 0 то
A=-F·S·cosa
4) Если перемещение происходит в сторону, противоположную направлению вектора силы, т.е. α = 180 º, cos α = -1 то
A=-F·S
Например, работа силы сопротивления отрицательна.
Графически работа определяется по площади криволинейной фигуры под графиком Fs(x)
Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью.
Мощность N – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа:
N=A/t
В Международной системе (СИ) единица мощности называется ватт (Вт). Ватт равен мощности силы, совершающей работу в 1 Дж за время 1 с.
Внесистемная единица мощности
Связь между мощностью и скоростью при равномерном движении:
N=A/t так как A=FScosα тогда N=(FScosα)/t, но S/t = v следовательно
N=Fvcos α
В технике используются единицы работы и мощности:
1 Вт·с = 1 Дж; 1Вт·ч = 3,6·103 Дж; 1кВт·ч = 3,6·106 Дж