Текст учебника. Урок 14. Работа. Мощность.

Основной урок. Посмотрите его.

План урока:

Работа.
Единицы работы.
Мощность.
Расчет мощности.

1. Механическая работа

Когда сила, приложенная к телу, вызывает его перемещение, говорят, что эта сила совершает механическую работу.

Условия совершения работы:

1. На тело должна действовать сила.

2. Тело должно перемещаться под действием этой силы.

Формула работы:

$$A=F\cdot s\cdot \cos \alpha$$

где:

• $A$ – работа (Дж),

• $F$ – сила (Н),

• $s$ – перемещение (м),

• $\alpha$ – угол между направлением силы и перемещением.

Если сила направлена вдоль перемещения ($\alpha =0^{\circ }$, $\cos 0^{\circ }=1$), то:

$$A=F\cdot s$$

Пример:
Человек толкает шкаф с силой 100 Н, перемещая его на 2 м. Работа равна:

$$A=100\text{Н}\cdot 2\text{м}=200\text{Дж}$$

2. Единицы работы

В Международной системе единиц (СИ) работа измеряется в джоулях (Дж).

• 1 Дж – это работа, совершаемая силой 1 Н при перемещении тела на 1 м.

Также используются:

• килоджоули (кДж): 1 кДж = 1000 Дж,

• мегаджоули (МДж): 1 МДж = 1 000 000 Дж.

3. Мощность

Мощность – это физическая величина, показывающая, как быстро совершается работа.

Формула мощности:

$$N=\frac{A}{t}$$

где:

• $N$ – мощность (Вт),

• $A$ – работа (Дж),

• $t$ – время (с).

Единицы мощности:

• Ватт (Вт) – 1 Вт = 1 Дж/с.

• Киловатт (кВт) – 1 кВт = 1000 Вт.

• Мегаватт (МВт) – 1 МВт = 1 000 000 Вт.

Пример:
Если подъемный кран совершает работу 5000 Дж за 10 с, его мощность:

$$N=\frac{5000\text{Дж}}{10\text{с}}=500\text{Вт}$$

4. Расчет мощности через силу и скорость

Если тело движется равномерно, мощность можно выразить через силу и скорость:

$$N=F\cdot v$$

где:

• $F$ – сила (Н),

• $v$ – скорость (м/с).

Пример:
Автомобиль движется со скоростью 20 м/с, сила тяги двигателя 2000 Н. Тогда мощность:

$$N=2000\text{Н}\cdot 20\text{м/с}=40000\text{Вт}=40\text{кВт}$$

Выводы

1. Работа совершается, когда сила вызывает перемещение.

2. Работа измеряется в джоулях (Дж).

3. Мощность показывает, как быстро совершается работа, и измеряется в ваттах (Вт).

4. Мощность можно рассчитать через работу и время или через силу и скорость.

Практические задания

1. Какую работу совершает сила 30 Н, перемещая тело на 5 м?

2. За 4 секунды совершена работа 800 Дж. Чему равна мощность?

3. Подъемник поднимает груз 200 кг на высоту 5 м за 10 с. Найдите его мощность.