Фізіка
Выдавец: Народная асвета
Памер: 173с.
Мінск 2017
3. Які ККДз прылады, у якой значэнне карыс-най работы ў 8 разоў перавышае значэнне не-карыснай?
4. Ці будуць аднолькавымі значэнні ККДз пад’ёмніка ліфта пры пад’ёме аднаго або нека-лькіх чалавек? Чаму?
5. Якім можа быць максімальнае значэнне ККДз пад’ёмніка ліфта, калі ў ім падымаецца ча-тыры чалавекі агульнай масай m = 300 кг? Масу пустой кабіны прыняць роўнай тх = 60 кг.
6. Пры разгоне спартыўных санак на шляху s = 10 м спартсменамі была выканана работа Авык = 2,0 кДж. Лічачы значэнне сілы трэння, якая перашкаджае разгону, пастаянным і роўным FTp = 20 Н, знай-дзіце значэнне ККДз у разгледжаным выпадку.
^ 7. На малюнку 224 прыведзены графікі залежнасці сілы трэння ад вышыні пры пад’ёме грузаў аднолькавай масы двума рознымі пад’ёмнікамі. Якую інфармацыю можна атрымаць, ацэньваючы за-фарбаваную і заштрыхаваную плошчы? Ці можна па гэтых плошчах параўнаць каэфіцыенты карыснага дзеяння дадзеных пад’ёмнікаў? Адказ абгрунтуйце.
S8. На малюнку 225 дадзены графікі залежнасці сілы трэння ад шляху пры пад’ёме грузаў аднолькавай масы на адну і тую ж вышыню двума пад’ёмнікамі. Ці аднолькавай была эфектыўнасць работы пад’ёмнікаў? Адказ абгрунтуйце.
Мал. 224
Работа. Магутнасць. Энергія
§ 38.
Мал. 226
Мал. 227
Магутнасць. Адзінкі магутнасці
Набываючы аўтамабіль (мал. 226), газонакасілку, мікрахвалевую печ (мал. 227) і інш., чалавек ціка-віцца іх магутнасцю. Менавіта магутнасць з’яўляецца пашпартнай характарыстыкай машын і механізмаў. Што ж такое магутнасць? Чаму так важна яе ведаць?
Разгледзім прыклад. Чалавек лапатай капае яму для склепа на працягу некалькіх дзён. Ta-Kyra ж яму экскаватар (мал. 228) выкапае за не-калькі мінут. Работа выконваецца аднолькавая. Аднолькавая маса грунту падымаецца на адну і тую ж вышыню. Але хуткасць выканання рабо-ты чалавекам і экскаватарам розная. За адзінку часу экскаватар выконвае ў шмат разоў большую работу, чым чалавек. Для апісання хуткасці вы-канання работы ўводзіцца магутнасць.
Фізічная велічыня, роўная адносіне работы да прамежку часу, за які гэта работа выконва-ецца, называецца магутнасцю. Абазначаецца ма-гутнасць літарай Р.
работа
Магутнасць =----—--------
прамежак часу
, або
За адзінку магутнасці ў СІ прымаецца магут-насць, пры якой сіла, што дзейнічае на цела, за час t = 1 с выконвае работу A = 1 Дж. Гэта адзін-ка магутнасці называецца ват (Вт) у гонар англій-скага вынаходніка Д. Уата (гл. форзац 1). Для вымярэння вялікіх магутнасцей выкарыстоўва-юць кратныя адзінкі: гектават (гВт), кілават (кВт), мегават (МВт). Звярніце ўвагу:
1 гВт = 100 Вт = 1 • 102 Вт;
1 кВт = 1000 Вт = 1 • 103 Вт;
1 МВт = 1 000 000 Вт = 1 • 106 Вт.
Мал. 228
Работа. Магутнасць. Энергія 141
Для малых магутнасцей выкарыстоўваюцца долевыя адзінкі: міліват (мВт), мікрават (мкВт):
1 мВт = 0,001 Вт = 1 • 10 3 Вт;
1 мкВт = 0,000001 Вт = 1 • 10 с Вт.
У быце часта неабдумана адзінку магутнасці кілават прымаюць за адзінку работы. Але рабо-та A = Р • ^, з чаго вынікае, што адзінкай работы можа быць толькі кілават-гадзіна (кВт • г), а не кілават (кВт). Выразім магутнасць праз іншыя адзінкі — сілу і скорасць. Магутнасць Р = —, але работа A = F • s, шлях s = vt. Тады
Р = Fv .
Магутнасць прапарцыянальна сіле, што вы-конвае работу, і скорасці руху. Тады пры пас-таяннай магутнасці чым меншая скорасць, тым большая сіла. Вось чаму вадзіцель, кранаючыся з месца або паднімаючыся ўгару (мал. 229), калі патрабуецца вялікая сіла, едзе на малой скора-сці. Тым самым ён павялічвае сілу цягі рухавіка аўтамабіля.
Мал. 229
Галоўныя вывады
І.Магутнасць — фізічная велічыня, якая характарызуе скорасць выканання работы.
2. Адзінкай магутнасці ў СІ з’яўляецца 1 ват.
3. Аднолькавую магутнасць можна атрымаць або пры вялікай скорасці і невя-лікай сіле, або пры малой скорасці і вялікай сіле.
Кантрольныя пытанні
1. Што характарызуе магутнасць?
2. У якіх адзінках у СІ вымяраецца магутнасць?
3. Як разумець выраз: «Магутнасць адной устаноўкі ў 2 разы большая за ма-гутнасць другой»?
4. Ці правільнае сцверджанне: «Значэнне магутнасці лрама прапарцыянальна рабоце і адваротна прапарцыянальна прамежку часу»? Чаму?
5. Ці можа механізм малой магутнасці выканаць вялікую работу?
142 Работа. Магутнасць. Энергія
Для дапытлівых
У аўтамабілебудаванні па традыцыі выкарыстоўваюць старадаў-нюю адзінку магутнасці — конскую сілу (к. с.). Пры дапамозе ма-люнка сфармулюйце самастойна азначэнне магутнасці ў 1 конскую сілу.
Запішам сувязь 1 к. с. і вата:
1 к. с. = 736 Вт.
У гэтых пазасістэмных адзінках ма-гутнасць першага беларускага трактара МТЗ-2 (1953 г.) была роўна 37 к. с. Асво-ены ў 2010 г. трактар «Беларус-3023» мае рухавік магутнасцю 300 к. с. Перавядзіце гэтыя значэнні магутнасці ў адзінкі СІ самастойна і параўнайце іх.
Прыклад рашэння задачы
На ўроку фізкультуры хлопчык масай m = 40 кг падняўся па кана-це на вышыню h = 5,0 м за прамежак часу t = 10с. Вызначыце сярэд-нюю магутнасць, якую развівае хлопчык пры пад’ёме. Каэфіцыент
Работа. Магутнасць. Энергія 143
Дадзена: m = 40 кг h = 5,0 м
£ = 10 с
g = Ю —
Р — ?
Рашэнне
Пры пад’ёме па канаце работа мускульнай сілы рук ідзе на пераадоленне сілы цяжару.
A = gmh.
Тады Р = А =
10 — • 40 кг • 5,0 м
Р = —^-------------= 200 Вт = 0,20 кВт.
10 с
Адказ: Р = 0,20 кВт.
Практыкаванне 19
1. Рухавіком электравоза «Штадлер», які курсіруе па беларускай чыгунцы, выканана работа A =150 МДж за час £ = 1 мін. Вызначыце магутнасць рухавіка.
2. Якую работу выконвае за час £ = 1,0 г трактар «Беларус МТЗ-80» з рухавіком магутнасцю Р = 59 кВт? Адказ запішыце ў Дж і кВт • г.
3. За які час можа забрацца па канаце на вышыню h = 4,0 м спарт-смен масай m = 80 кг, калі максімальная магутнасць, якую ён раз-вівае, роўна Р = 0,80 кВт?
4. Якую масу цэглы можна падняць раўнамерна за час £ = 20 с на вышыню Л = 16 м, выкарыстоўваючы пад’ёмнік магутнасцю Р = 2,0 кВт? ККДз рухавіка пад’ёмніка т| = 80 %.
5. Чаму роўна сіла супраціўлення пры руху аўтамабіля з па-стаяннай скорасцю u = 72 — ? Магутнасць рухавіка аўтамабіля Р = 60 кВт.
6, Гружаны аўтамабіль масай m = 4,0 т рухаецца з пастаяннай скорасцю v = 54 —. Сіла супраціўлення руху аўтамабіля складае г
0,10 яго вагі. Вызначыце магутнасць, якую развівае рухавік аўтама-біля.
7. Чаму не ўдаецца араць, выкарыстоўваючы легкавы аўтама-біль, яго ж рухавік значна магутнейшы за рухавік міні-трактара, які лёгка выконвае гэту працу?
8. Ацаніце магутнасць, якую вы развіваеце пры пад’ёме пешшу ў сваю кватэру. Неабходныя даныя атрымайце эксперыментальна.
144 Работа. Магутнасць. Энергія
§ 39.
Кінетычная энергія
Энергія — адно з найбольш важных і складаных паняццяў. Прычым не толькі ў фізіцы, але і ў іншых навуках. А што ж такое кінетычная энергія?
Разгледзім два прыклады. Шайба, трапляючы ў сетку варот (мал. 230), прагінае яе. Молат для забівання паляў (мал. 231), падаючы на палю, заганяе яе ў зямлю на некаторую глыбіню. Каб мацней прагнуць сетку або глыбей забіць палю, шайба і молат павінны мець большую скорасць. I шайба, і молат выканалі работу. Пры гэтым ско-расць іх руху змянілася (паменшылася да нуля). Выкананыя імі работы былі рознымі, нават калі выказаць здагадку, што скорасці іх руху былі ад-нолькавымі. Але масы молата і шайбы няроўныя.
Калі цела здольна выканаць работу, то яно мае энергію. У фізіцы энергію цела, якое рухаецца, называюць кінетычнай (ад грэч. kinetikos — які прыводзіць у рух). Кінетычная энергія абазнача-ецца літарай К (або Ек) і вымяраецца ў СІ ў тых жа адзінках, што і работа, г. зн. у джоўлях.
Вялікая кінетычная энергія цел, якія рухаюц-ца, — каменя, аўтамабіля, чыгуначнага саставу (мал. 232), метэарыта і інш. — азначае, па-пер-шае, што пры разгоне іх да дадзенай скорасці сілай, якая разганяе, была выканана вялікая ра-бота і, па-другое, пры іх спыненні сілай, якая тар-мозіць, будзе выканана такая ж вялікая работа.
3 прыкладаў вынікае, што кінетычная энер-гія залежыць ад масы цела і скорасці яго руху. Якой з’яўляецца гэта залежнасць?
Доследы паказваюць, што кінетычная энергія прама прапарцыянальна масе цела і квадрату скорасці яго руху:
Мал. 232
Работа. Магутнасць. Энергія 145
Павелічэнне скорасці руху цела, напрыклад у 4 разы, прыводзіць да нарастання кінетычнай энергіі ў 16 разоў. Пра гэта павінны пастаянна памятаць аўтамабілісты і пешаходы.
Звярніце ўвагу!
D Галоўныя вывады
1. Кінетычная энергія выражае здольнасць цел, якія рухаюцца, выконваць ра-боту.
2. Кінетычная энергія, як і работа, вымяраецца ў джоўлях.
3. Кінетычная энергія цела залежыць ад яго масы і скорасці.
4. Змяніць (павялічыць або паменшыць) кінетычную энергію цела можна толькі шляхам выканання работы (дадатнай або адмоўнай).
Кантрольныя пытанні
1. Ці ўсякае цела мае кінетычную энергію?
2. Кінетычная энергія цела К = 2 Дж. Што гэта азначае?
3. Чаму небяспечная язда з вялікай скорасцю? Да чаго прыводзіць павелічэн-не скорасці аўтамабіля ў 2 разы?
Прыклад рашэння задачы
Скорасць руху гружанага аўтамабіля масай m = 4,0 т павялічыла-ся ад v, = 36 — да v? = 54 — на шляху s = 25 м. Вызначыце сілу г г
цягі рухавіка аўтамабіля і работу, якую выканала гэтая сіла. Супра-ціўленне руху не ўлічваць.
Дадзена:
Рашэнне
m = 4,0 т = 4,0 • 103 кг
„ = 36 км = 10 м г с
„ = 54 ^ = 15 ^ г с
s = 25 м
A — ?
F — ?
х ЦЯГІ
Каб павялічыць кінетычную энергію ад
Aj = да К2 = —% сіла цягі павінна была выканаць работу:
A = K2-Kt; A^^^-vf);
А = 4,0-10‘кг [225- 100-^) = 2,5 • 105 Дж.
2 \ с с /
Але работа A = Р^ягі • s. Адсюль Діягі = —
F = 2,5 • 105 Дж = 10
ЦЯГ1 25 м
Адказ: A = 2,5 • 10° Дж; F^ = 10 кН.
146
Работа. Магутнасць. Энергія
Практыкаванне 20
1. Якую кінетычную энергію мае птушка ма-сай m = 80 г, якая ляціць са скорасцю v = 18 —? г
2. На малюнку 233 прадстаўлены графік ру-ху аўтамабіля. Выкарыстаўшы гэты графік, вы-значыце кінетычную энергію аўтамабіля, які рухаецца, калі яго маса m = 1,0 т.
3. У колькі разоў адрозніваюцца кінетычныя энергіі кулі масай т1 = 10 г, якая ляціць са ско-расцю Уі = 500 —, і малатка масай т2 = 0,60 кг, які мае у момант удару аб цвік скорасць v2 = = 10 -? с
4. Якую кінетычную энергію набываюць санкі, якія разганяюцца са стану спакою сілай F = 30 Н на шляху s = 5,0 м? Ці трэба для рашэння ведаць масу санак? Чаму?
КНІГІ ОНЛАЙН
