Чему равна работа силы тяги

Чему равна работа силы тяги

Работа — физическая величина, равная скалярному произведением векторов силы и перемещения.

Согласно определению скалярного произведения векторов, работа численно равна произведению модуля силы, действующей на тело, на модуль его перемещения под действием этой силы и на косинус угла между векторами силы и перемещения.


A — работа, Дж (Джоуль)
F — сила, Н
S — путь, м
В простейшем случае, если сила F постоянна во времени и ее направление совпадает с направлением перемещения тела, то косинус будет равен единице и соответственно работа равна произведению силы на путь. Если под действием силы 1 Ньютон тело перемещается на 1 метр, то сила совершает работу 1 Джоуль.
Например, при падении тела массой 100 грамм, с высоты 1 метр — сила тяжести совершает работу 1 Джоуль (при условии что ускорение свободного падения округляется до 10м/c 2 ).

На графике в осях координат F–S работа силы численно равна площади фигуры, ограниченной графиком, осью перемещения и прямыми, параллельными оси силы.

Смотрите также формулу работы газа, формула 21 — A=PdV

Задача 13.
Поезд массой 1800 т отходит от станции равноускоренно. Сопротивлением движению пренебречь. Чему равна работа силы тяги локомотива на пути 1 км, за первые 100 с движения.

—> Играть в ЕГЭ-игрушку Мобильный справочник Карточки НАШИ БОТЫ

Ящик тянут по земле за веревку по горизонтальной окружности длиной с постоянной по модулю скоростью. Работа силы тяги за один оборот по окружности Чему равен модуль силы трения, действующей на ящик со стороны земли? (Ответ дайте в ньютонах.)

Поскольку ящик тянут с постоянной по модулю скоростью, его кинетическая энергия не меняется. Вся энергия, которая поступает в систему за счет работы силы тяги, расходуется на работу силы трения. Отсюда находим модуль силы трения:

Если мы имеем движение по окружности, то не будет то самое S из A=F*S, равно два пи эль?

— это уже сразу длина окружности, а не ее радиус, так что никаких дополнительных множителей не нужно.

Работа выполнятся по перемещению. Мы из 1 точки по окружности вернулись в другую. Почему работа не 0?

Потому что сила трения — неконсервативная.

Ящик тянут по земле за веревку по горизонтальной окружности длиной с постоянной по модулю скоростью. Работа силы тяги за один оборот по окружности Чему равен модуль силы трения, действующей на ящик со стороны земли? (Ответ дайте в ньютонах.)

Поскольку ящик тянут с постоянной по модулю скоростью, его кинетическая энергия не меняется. Вся энергия, которая поступает в систему за счет работы силы тяги, расходуется на работу силы трения. Отсюда находим модуль силы трения:

Читайте также:  Какой стороной вставлять диск в ноутбук

Ящик тянут по земле за веревку по горизонтальной окружности длиной с постоянной по модулю скоростью. Модуль силы трения, действующей на ящик со стороны земли равен 80 H. Чему равна работа силы тяги за один оборот? (Ответ дайте в кДж.)

Поскольку ящик тянут с постоянной по модулю скоростью, его кинетическая энергия не меняется. Вся энергия, которая расходуется на работу силы трения, должна поступать в систему за счет работы силы тяги. Отсюда находим работу силы тяги за один оборот:

Формула работы А = FScos(a). Перемещение за оборот равно нулю, работа, соответственно, тоже нуль. Где я ошибаюсь?

Ошибка в том, что приведённая формула справедлива только для прямолинейного движения, а в задаче тело движется по окружности.

В общем случае работа равна интегралу произведения вектора силы на вектор элементарного перемещения. Поскольку в нашей задаче сила постоянна, она выносится за знак интеграла, численное значение которого равно длине окружности. Отсюда A = FL, что совпадает с ранее полученным результатом.

При движении тела по замкнутой траектории работа силы тяжести равна нулю, это ясно. Здесь движение НЕ прямолинейное, как вы объяснили.

Приведите, пожалуйста, пример в сравнении с этим, где движение тела является прямолинейным и А=0.

1) Пусть ящик протащили по горизонтальному участку прямой дороги. Работа силы тяжести, действующей на ящик, равна нулю, так как вектор перемещения и вектор силы перпендикулярны. В этом же примере: работа силы реакции, действующей на ящик со стороны горизонтальной поверхности, также равна нулю (по аналогичной причине).

2) Второй пример: тут не прямолинейное перемещение, но тоже хороший пример. Рассмотрим обычный математический маятник. На подвешенный груз со стороны нитки действует сила, но эта сила не совершает никакой работы, так как скорость тела всегда перпендикулярна нити (в этой задаче траектория не прямолинейная, поэтому вновь можно говорить только элементарной работе на элементарном перемещении).

Доброй ночи и огромное спасибо:)

Ящик тянут по земле за веревку по горизонтальной окружности длиной с постоянной по модулю скоростью. Модуль силы трения, действующей на ящик со стороны земли равен 50 Н. Чему равна работа силы тяги за один оборот? (Ответ дайте в кДж.)

Читайте также:  Шинная топология локальных вычислительных сетей

Поскольку ящик тянут с постоянной по модулю скоростью, его кинетическая энергия не меняется. Вся энергия, которая расходуется на работу силы трения, должна поступать в систему за счет работы силы тяги. Отсюда находим работу силы тяги за один оборот:

А чему равна работа всех сил? нулю?

Все верно, работа всех сил равна в данном случае нулю.

Есть такая замечательная теорема: "Работа всех сил над некоторой материальной точкой равна изменению его кинетической энергии". Кинетическая энергия не изменяется, поэтому работа всех сил равна нулю.

Работа определяется как произведение силы на перемещение тела. В решении учитывался путь, а не перемещение, отсюда и неверный ответ. Так как перемещение равно нулю, то и работа равна нулю.

Работа силы трения зависит от пути, по которому перемещали ящик, в отличии от консервативных сил, для которых работа зависит только от перемещения.

Почему ответ не 0? Ведь перемещение тела равно 0, так как движение происходит по окружности, и тело вернётся в туже точку откуда начинала движение.

Сила трения является неконсервативной силой, для неё не выполняется правило «нулевой работы при нулевом перемещении». Работа силы трения зависит от траектории.

Простите, а можно источник информации об "неконсервативной силе", все мои поиски приводили к той же формуле с использованием именно перемещения, а не пути.

Д. В. Сивухин. Общий курс физики. § 24, п. 5

Тело массой 2 кг под действием силы F перемещается вверх по наклонной плоскости на расстояние расстояние тела от поверхности Земли при этом увеличивается на Вектор силы F направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F равен 30 Н. Какую работу при этом перемещении в системе отсчета, связанной с наклонной плоскостью, совершила сила F? (Ответ дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения примите равным коэффициент трения

Работа силы определяется как скалярное произведение вектора силы и вектора перемещения тела. Следовательно, сила F при подъеме тела вверх по наклонной плоскости совершила работу

В том случае, если тело при перемещении имеет ускорение, то на него кроме всех прочих обязательно действует некоторая сила, которая является силой тяги в рассматриваемый момент времени. В действительности, если тело движется прямолинейно и с постоянной скоростью, то сила тяги также действует, так как тело должно преодолевать силы сопротивления. Обычно силу тяги находят, рассматривая силы, действующие на тело, находя равнодействующую и применяя второй закон Ньютона. Жестко определенной формулы для силы тяги не существует.

Читайте также:  Manli gtx 550 ti характеристики

Не следует считать, что сила тяги, например, транспортного средства действует со стороны двигателя, так как внутренние силы не могут менять скорость системы как единого целого, что входило бы в противоречие с законом сохранения импульса. Однако следует отметить, что для получения у силы трения покоя необходимого направления, мотор вращает колеса, колеса «цепляются за дорогу» и порождается сила тяги. Теоретически было бы возможно не использовать понятие «сила тяги», а говорить о силе трения покоя или силе реакции воздуха. Но удобнее внешние силы, которые действуют на транспорт делить на две части, при этом одни силы называть силами тяги , а другие — силами сопротивления . Это делается для того, чтобы уравнения движения не потеряли свой универсальный вид и полезная механическая мощность (P) имела простое выражение:

Определение и формула силы тяги

Исходя из формулы (1) силу тяги можно определить через полезную мощность, и скорость транспортного средства (v):

Для автомобиля, поднимающегося в горку, которая имеет уклон , масса автомобиля m сила тяги (FT) войдет в уравнение:

где a – ускорение, с которым движется автомобиль.

Единицы измерения силы тяги

Основной единицей измерения силы в системе СИ является: [FT]=Н

Примеры решения задач

Задание. На автомобиль имеющий массу 1 т при его движении по горизонтальной поверхности, действует сила трения, которая равна =0,1 от силы тяжести. Какой будет сила тяги, если автомобиль движется с ускорением 2 м/с?

Решение. Сделаем рисунок.

В качестве основы для решения задачи используем второй закон Ньютона:

Спроектируем уравнение (1.1) на оси X и Y:

По условию задачи:

Подставим правую часть выражения (1.4) вместо силы трения в (1.2), получим:

Переведем массу в систему СИ m=1т=10 3 кг, проведем вычисления:

Ответ. FT=2,98 кН

Задание. На гладкой горизонтальной поверхности лежит доска массой M. На доске находится тело массы m. Коэффициент трения тела о доску равен . К доске приложена сила горизонтальная сила тяги, которая зависит от времени как: F=At (где A=const). В какой момент времени доска начнет выскальзывать из-под тела?

Решение. Сделаем рисунок.

Для решения задачи нам потребуются проекции сил на осиX и Y, которые отличны от нуля. Для тела массы m:

Для тела массы M:

Обозначим момент времени, в который доска начнет выскальзывать из-под тела t, тогда

Ответ.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector