الشغل لكن - العددية الكمية المادية، تقاس بحاصل ضرب وحدة القوة المؤثرة على الجسم ، بوحدة إزاحتها تحت تأثير هذه القوة وبجيب تمام الزاوية بين القوة ومتجهات الإزاحة:

معامل إزاحة الجسم تحت تأثير القوة ،

العمل الذي تقوم به القوة

على الرسوم البيانية في المحاور اف اس(الشكل 1) عمل القوة يساوي عدديًا مساحة الشكل التي يحدها الرسم البياني ومحور الإزاحة والخطوط المستقيمة الموازية لمحور القوة.

إذا أثرت عدة قوى على الجسم ، فعندئذٍ في صيغة العمل F- هذه ليست الأم الناتجة عن كل هذه القوى ، ولكنها على وجه التحديد القوة التي تؤدي العمل. إذا كانت القاطرة تسحب السيارات ، فهذه القوة هي قوة جر القاطرة ، وإذا تم رفع جسم على الحبل ، فهذه القوة هي قوة شد الحبل. يمكن أن تكون كل من قوة الجاذبية وقوة الاحتكاك ، إذا كانت حالة المشكلة تتعامل مع عمل هذه القوى.

مثال 1. جسم كتلته 2 كجم تحت تأثير قوة Fيتحرك المستوى المائل لمسافة تزيد مسافة الجسم عن سطح الأرض بمقدار.

ناقلات القوة Fموجه بالتوازي مع المستوى المائل ، معامل القوة Fيساوي 30 N. ما الشغل الذي قامت به القوة أثناء هذا الإزاحة في الإطار المرجعي المرتبط بالمستوى المائل F؟ تسريع السقوط الحر ، متساوٍ ، معامل الاحتكاك

الحل: يتم تعريف عمل القوة على أنه الناتج القياسي لمتجه القوة ومتجه الإزاحة للجسم. لذلك ، القوة Fعند رفع الجسم لأعلى ، قام المستوى المائل بالعمل.

إذا كان في حالة المشكلة في السؤالحول معامل الأداء (COP) لأي آلية ، من الضروري التفكير في نوع العمل الذي تقوم به مفيد ، وما يتم إنفاقه.

كفاءة آلية (COP)يسمى نسبة العمل المفيد الذي تقوم به الآلية إلى كل الأعمال التي أنفقت في هذه الحالة.

العمل المفيد هو ما يجب القيام به ، وإنفاقه هو ما يجب القيام به بالفعل.

مثال 2. دع جسم كتلته m يحتاج إلى رفعه إلى ارتفاع ح، أثناء تحريكه على طول مستوى مائل لتحت تأثير الجر التوجه F. في هذه الحالة ، الشغل المفيد يساوي حاصل ضرب قوة الجاذبية وارتفاع المصعد:

وسيكون العمل المنفق مساويًا لمنتج قوة الجر وطول المستوى المائل:

إذن ، كفاءة المستوى المائل تساوي:

تعليق: لا يمكن أن تزيد كفاءة أي آلية عن 100٪ - القاعدة الذهبية للميكانيكا.

القوة N (W) هي مقياس كمي لسرعة إنجاز العمل. القوة تساوي نسبة العمل إلى الوقت الذي يتم فيه:

القوة هي كمية قياسية.

إذا كان الجسم يتحرك بشكل موحد ، فإننا نحصل على:

أين سرعة الحركة المنتظمة.

في الكهرباء أو دائرة كهربائيةهناك نوعان من العناصر: المبني للمجهول والنشط. العنصر النشط قادر على توفير الطاقة باستمرار للدائرة - البطارية ، المولد. العناصر السلبية - المقاومات ، المكثفات ، المحاثات ، تستهلك الطاقة فقط.

ما هو المصدر الحالي

مصدر الطاقة هو جهاز يمد الدائرة الكهربائية باستمرار. يمكن أن يكون مصدرًا للتيار المباشر والتيار المتردد. بطاريات قابلة للشحنهي مصادر التيار المباشر ، والمأخذ الكهربائي بالتناوب.

واحد من الخصائص الأكثر إثارة للاهتماممصادر الطاقة– يمكنهم تحويل الطاقة غير الكهربائية إلى طاقة كهربائية ، على سبيل المثال:

• مادة كيميائية في البطاريات
• ميكانيكي في المولدات
• الطاقة الشمسية ، إلخ.

تنقسم المصادر الكهربائية إلى:

1. لا يعتمد؛
2. تابع (متحكم فيه) ، ويعتمد خرجه على الجهد أو التيار في أي مكان آخر في الدائرة ، والذي يمكن أن يكون إما ثابتًا أو متغيرًا بمرور الوقت. تستخدم كعنوان IP مكافئ للأجهزة الإلكترونية.

عند الحديث عن قوانين الدوائر والتحليل ، غالبًا ما يُنظر إلى إمدادات الطاقة الكهربائية على أنها مثالية ، أي قادرة نظريًا على توفير كمية لا حصر لها من الطاقة دون خسارة ، مع وجود الخصائص التي يمثلها خط مستقيم. ومع ذلك ، في المصادر الحقيقية أو العملية ، هناك دائمًا مقاومة داخلية تؤثر على إنتاجهم.

الأهمية!لا يمكن توصيل مصادر الطاقة إلا بالتوازي إذا كانت لها نفس قيمة الجهد. سيؤثر اتصال السلسلة على تصنيف جهد الخرج.

يتم تمثيل المقاومة الداخلية لمصدر الطاقة على أنها متصلة في سلسلة مع الدائرة.

قوة المصدر الحالي والمقاومة الداخلية

ضع في اعتبارك دائرة بسيطة تحتوي فيها البطارية على EMF E ومقاومة داخلية r وتزود التيار I لمقاوم خارجي للمقاومة R. يمكن أن يكون المقاوم الخارجي أي حمل مقاوم. الغرض الرئيسي من الدائرة هو نقل الطاقة من البطارية إلى الحمولة ، حيث تقوم بشيء مفيد ، مثل إضاءة الغرفة.

يمكنك اشتقاق اعتماد القوة المفيدة على المقاومة:

1. المقاومة المكافئة للدائرة هي R + r (حيث أن مقاومة الحمل متصلة في سلسلة بالحمل الخارجي) ؛
2. سيتم تحديد التيار المتدفق في الدائرة من خلال التعبير:

1. طاقة خرج EMF:

هزيمة. = E x I = E² / (R + r) ؛

1. تبدد الطاقة كحرارة ، مع مقاومة البطارية الداخلية:

Pr = I² x r = E² x r / (R + r) ² ؛

1. الطاقة المنقولة للحمل:

P (R) = I² x R = E² x R / (R + r) ² ؛

1. هزيمة. = Pr + P (R).

وبالتالي ، يتم فقدان بعض طاقة خرج البطارية على الفور بسبب تبديد الحرارة على المقاومة الداخلية.

يمكنك الآن رسم P (R) مقابل R ومعرفة الحمولة التي ستأخذها الطاقة المفيدة بأقصى قيمة. عند تحليل وظيفة الطرف الأقصى ، اتضح أنه مع زيادة R ، ستزداد P (R) أيضًا بشكل رتيب حتى النقطة التي لا تساوي فيها R ص. في هذه المرحلة ، ستكون الطاقة المفيدة هي الحد الأقصى ، ثم تبدأ في الانخفاض بشكل رتيب مع زيادة أخرى في R.

P (R) max = E² / 4r عندما R = r. في هذه الحالة ، أنا = E / 2r.

الأهمية!هذه نتيجة مهمة للغاية في الهندسة الكهربائية. يكون نقل الطاقة بين مصدر الطاقة والحمل الخارجي أكثر كفاءة عندما تتطابق مقاومة الحمل مع المقاومة الداخلية للمصدر الحالي.

إذا كانت مقاومة الحمل عالية جدًا ، فإن التيار المتدفق عبر الدائرة يكون صغيرًا بدرجة كافية لنقل الطاقة إلى الحمل بمعدل ملموس. إذا كانت مقاومة الحمل منخفضة جدًا ، فإن معظم طاقة الخرج تبدد كحرارة داخل مصدر الطاقة نفسه.

هذا الشرط يسمى اتفاق. أحد الأمثلة على مطابقة مقاومة المصدر والحمل الخارجي هو مكبر الصوت ومكبر الصوت. تم ضبط مقاومة الإخراج Zout للمكبر من 4 إلى 8 أوم ، ومقاومة الدخل الاسمية لمكبر الصوت Zin هي 8 أوم فقط. بعد ذلك ، إذا تم توصيل مكبر صوت 8 أوم بإخراج مكبر الصوت ، فسوف يرى السماعة بحمل 8 أوم. إن توصيل اثنين من مكبرات الصوت 8 أوم بالتوازي مع بعضهما البعض يعادل مكبر للصوت يقود مكبر صوت واحد 4 أوم ، وكلا التكوينين ضمن مواصفات خرج مكبر الصوت.

كفاءة المصدر الحالي

عند القيام بالعمل صدمة كهربائيةتحدث تحولات الطاقة. يذهب العمل الكامل الذي يقوم به المصدر إلى تحويل الطاقة في الدائرة الكهربائية بأكملها ، ويكون العمل المفيد فقط في الدائرة المتصلة بـ IP.

يتم إجراء تقييم كمي لكفاءة المصدر الحالي وفقًا لأهم مؤشر يحدد سرعة العمل ، – قوة:

لا يستخدم مستهلك الطاقة كل طاقة خرج IP. نسبة الطاقة المستهلكة والتي يصدرها المصدر هي معادلة عامل الكفاءة:

η = الطاقة المفيدة / طاقة الخرج = Ppol / Pout

الأهمية!منذ Ppol. في أي حال تقريبًا ، يكون أقل من Pout ، η لا يمكن أن يكون أكبر من 1.

يمكن تحويل هذه الصيغة عن طريق استبدال تعبيرات القوى:

1. مصدر طاقة الإخراج:

هزيمة. = I x E = I² x (R + r) x t ؛

1. الطاقة المستهلكة:

Rpol. = I x U = I² x R x t؛

1. معامل في الرياضيات او درجة:

η = Рpol. / Рout. = (I² x R x t) / (I² x (R + r) x t) = R / (R + r).

بمعنى ، بالنسبة للمصدر الحالي ، يتم تحديد الكفاءة من خلال نسبة المقاومة: الداخلية والحمل.

في كثير من الأحيان ، يتم استخدام مؤشر الكفاءة كنسبة مئوية. ثم تأخذ الصيغة الشكل:

η = R / (R + r) × 100٪.

يمكن أن نرى من التعبير الذي تم الحصول عليه أنه ، وفقًا لشرط المطابقة (R = r) ، المعامل η = (R / 2 x R) x 100٪ = 50٪. عندما تكون الطاقة المرسلة أكثر كفاءة ، تكون كفاءة IP نفسه 50٪ فقط.

باستخدام هذا المعامل ، يتم تقييم كفاءة مختلف مستهلكي IP والكهرباء.

أمثلة على قيم الكفاءة:

• توربينات غازية - 40٪ ؛
• البطارية الشمسية - 15-20٪ ؛
• بطارية ليثيوم أيون - 89-90٪ ؛
• سخان كهربائي - قريب من 100٪ ؛
• مصباح وهاج - 5-10٪ ؛
• مصباح LED - 5-50٪ ؛
• وحدات التبريد - 20-50٪.

يتم حساب مؤشرات القوة المفيدة لمختلف المستهلكين اعتمادًا على نوع العمل المنجز.

فيديو

في الواقع ، يكون العمل المنجز بمساعدة أي جهاز دائمًا أكثر فائدة ، حيث يتم تنفيذ جزء من العمل ضد قوى الاحتكاك التي تعمل داخل الآلية وعند تحريك أجزائها الفردية. لذلك ، باستخدام كتلة متحركة ، اصنع عمل اضافي، ورفع الكتلة نفسها والحبل ، والتغلب على قوى الاحتكاك في الكتلة.

نقدم الترميز التالي: نشير إلى العمل المفيد بواسطة $ A_p $ ، وإكمال العمل بواسطة $ A_ (poln) $. عند القيام بذلك ، لدينا:

تعريف

معامل الأداء (COP)يسمى نسبة العمل المفيد إلى الكامل. نشير إلى الكفاءة بالحرف $ \ eta $ ، ثم:

\ [\ eta = \ frac (A_p) (A_ (poln)) \ يسار (2 \ يمين). \]

في أغلب الأحيان ، يتم التعبير عن الكفاءة كنسبة مئوية ، ثم تعريفها هو الصيغة:

\ [\ eta = \ frac (A_p) (A_ (poln)) \ cdot 100 \٪ \ \ يسار (2 \ يمين). \]

عند إنشاء الآليات ، يحاولون زيادة كفاءتهم ، لكن الآليات ذات الكفاءة يساوي واحد(وأكثر من ذلك أكثر من واحد) غير موجود.

وبالتالي ، فإن عامل الكفاءة عبارة عن كمية مادية توضح حصة هذا العمل المفيد من كل العمل المنجز. بمساعدة الكفاءة ، يتم تقييم كفاءة الجهاز (آلية ، نظام) الذي يحول أو ينقل الطاقة التي تؤدي العمل.

لزيادة كفاءة الآليات ، يمكنك محاولة تقليل الاحتكاك في محاورها ، كتلتها. إذا كان من الممكن إهمال الاحتكاك ، فإن كتلة الآلية أقل بكثير من الكتلة ، على سبيل المثال ، من الحمل الذي ترفعه الآلية ، فإن الكفاءة تكون أقل بقليل من الوحدة. ثم يكون العمل المنجز مساويًا تقريبًا للعمل المفيد:

القاعدة الذهبية للميكانيكا

يجب أن نتذكر أنه لا يمكن تحقيق مكاسب في العمل باستخدام آلية بسيطة.

دعونا نعبر عن كل عمل من الأعمال في الصيغة (3) كمنتج للقوة المقابلة من خلال المسار الذي سافر تحت تأثير هذه القوة ، ثم نقوم بتحويل الصيغة (3) إلى الشكل:

يوضح التعبير (4) أنه باستخدام آلية بسيطة ، نكتسب القوة بقدر ما نخسر في الطريق. يسمى هذا القانون "القاعدة الذهبية" للميكانيكا. تمت صياغة هذه القاعدة في اليونان القديمةبطل الإسكندرية.

هذه القاعدة لا تأخذ في الاعتبار العمل للتغلب على قوى الاحتكاك ، لذلك فهي تقريبية.

الكفاءة في نقل الطاقة

يمكن تعريف عامل الكفاءة على أنه نسبة العمل المفيد إلى الطاقة التي يتم إنفاقها على تنفيذه (ريال قطري بالدولار الأمريكي):

\ [\ eta = \ frac (A_p) (Q) \ cdot 100 \٪ \ \ يسار (5 \ يمين). \]

لحساب كفاءة المحرك الحراري ، يتم استخدام الصيغة التالية:

\ [\ eta = \ frac (Q_n-Q_ (ch)) (Q_n) \ يسار (6 \ يمين) ، \]

حيث $ Q_n $ هو مقدار الحرارة المتلقاة من السخان ؛ $ Q_ (ch) $ - كمية الحرارة المنقولة إلى الثلاجة.

كفاءة المحرك الحراري المثالي الذي يعمل وفقًا لدورة كارنو هي:

\ [\ eta = \ frac (T_n-T_ (ch)) (T_n) \ يسار (7 \ يمين) ، \]

حيث $ T_n $ - درجة حرارة السخان ؛ $ T_ (ch) $ - درجة حرارة الثلاجة.

أمثلة على المهام من أجل الكفاءة

مثال 1

يمارس.تبلغ قوة محرك الرافعة $ N $. في الفترة الزمنية التي تساوي $ \ Delta t $ ، قام برفع حمولة كتلتها $ m $ إلى ارتفاع $ h $. ما هي كفاءة الرافعة؟ \ textit ()

قرار.العمل المفيد في المسألة قيد النظر يساوي عمل رفع الجسم إلى ارتفاع $ h $ من حمولة الكتلة $ m $ ، وهذا هو عمل التغلب على قوة الجاذبية. يساوي:

يمكن العثور على إجمالي العمل الذي يتم القيام به عند رفع حمولة باستخدام تعريف القوة:

دعنا نستخدم تعريف عامل الكفاءة للعثور عليه:

\ [\ eta = \ frac (A_p) (A_ (poln)) \ cdot 100 \٪ \ يسار (1.3 \ يمين). \]

نقوم بتحويل الصيغة (1.3) باستخدام التعبيرات (1.1) و (1.2):

\ [\ eta = \ frac (mgh) (N \ Delta t) \ cdot 100 \٪. \]

إجابه.$ \ eta = \ frac (mgh) (N \ Delta t) \ cdot 100 \٪ $

مثال 2

يمارس. غاز مثاليينفذ دورة Carnot ، بينما كفاءة الدورة تساوي $ \ eta $. ما هو الشغل في دورة ضغط الغاز عند درجة حرارة ثابتة؟ الشغل الذي يقوم به الغاز أثناء التوسيع هو $ A_0 $

قرار.يتم تعريف كفاءة الدورة على النحو التالي:

\ [\ eta = \ frac (A_p) (Q) \ يسار (2.1 \ يمين). \]

ضع في اعتبارك دورة كارنو ، وحدد العمليات التي يتم توفير الحرارة فيها (ستكون $ Q $).

نظرًا لأن دورة Carnot تتكون من اثنين من متساوي الحرارة واثنين من adiabats ، يمكننا أن نقول على الفور أنه لا يوجد انتقال للحرارة في العمليات الحرارية (العمليات 2-3 و4-1). في العملية المتساوية يتم توفير حرارة 1-2 (الشكل 1 $ Q_1 $) ، في عملية متساوية الحرارة 3-4 تتم إزالة الحرارة ($ Q_2 $). اتضح أنه في التعبير (2.1) $ Q = Q_1 $. نحن نعلم أن كمية الحرارة (القانون الأول للديناميكا الحرارية) التي يتم توفيرها للنظام أثناء عملية متساوية الحرارة تذهب بالكامل لأداء العمل بواسطة الغاز ، مما يعني:

يؤدي الغاز عملاً مفيدًا يساوي:

كمية الحرارة التي يتم إزالتها في العملية المتساوية 3-4 تساوي عمل الضغط (العمل سالب) (منذ T = const ، ثم $ Q_2 = -A_ (34) $). نتيجة لذلك ، لدينا:

نقوم بتحويل الصيغة (2.1) مع مراعاة النتائج (2.2) - (2.4):

\ [\ eta = \ frac (A_ (12) + A_ (34)) (A_ (12)) \ إلى A_ (12) \ إيتا = A_ (12) + A_ (34) \ إلى A_ (34) = ( \ eta -1) A_ (12) \ يسار (2.4 \ يمين). \]

بما أن الشرط $ A_ (12) = A_0 ، \ $ أخيرًا نحصل على:

إجابه.$ A_ (34) = \ left (\ eta -1 \ right) A_0 $

1.15.1. عمل قوة على قسم مستقيم من المسار.

1.15.2. عمل قوة متغيرة على مسار منحن. صورة بيانيةالشغل.

1.15.3. نظرية في عمل الناتج.

1.15.4. قوة. نجاعة.

1.15.5. تطبيق عمل وقوة القوة جسم صلبتدور حول محور ثابت.

1.15.1. دع النقطة مالجسم الذي يتم تطبيق قوة ثابتة من حيث الحجم والاتجاه , يتحرك مباشرة من الموقف مفي الموقف م "(الشكل 1.15.1) ، علاوة على ذلك ، فإن الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه حركة النقطة متساوية ، والمسار الذي تقطعه النقطة يساوي س.

قوة يمكن أن تتحلل إلى مكونين: عادي لا تقوم بعمل ، والظل ، الذي معامله .

نظرًا لأن المكون الثاني فقط هو الذي يقوم بالعمل ، فإن عمل القوة سوف تساوي

يكون عمل قوة ثابتة أثناء الحركة المستقيمة لنقطة تطبيقها مساويًا لمنتج معامل القوة بطول المسار الذي تنتقله نقطة تطبيقه ، وبجيب التمام بين اتجاه القوة و اتجاه حركة نقطة التطبيق.

عمل القوة هو كمية قياسية ، أي أنها تتحدد بالكامل من خلال قيمة عدديةووقع.

يمكن ملاحظة ذلك من الصيغة (1.15.1.)

1) إذا ، إذن (القوى التي اتجاهها زاوية حادةمع اتجاه حركة نقطة التطبيق الخاصة بهم ، قم بعمل إيجابي) ؛

2) إذا ، إذن (القوى التي يتخذ اتجاهها زاوية منفرجة مع اتجاه حركة نقطة تطبيقها تقوم بعمل سلبي) ؛

3) إذا أو إذن.

وحدة العمل في النظام الدولي للوحدات (SI) هي عمل قوة مقدارها 1 نيوتن عندما تحرك جسمًا مسافة 1 متر في اتجاه القوة. هذه الوحدة تسمى الجول (اختصار J).

نشأ مفهوم العمل (يسمى أحيانًا العمل الميكانيكي) الذي تم تأسيسه في الميكانيكا من التجربة اليومية. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه لا يتطابق دائمًا مع المقصود بالعمل من وجهة نظر فسيولوجية. لذلك ، فإن الشخص الذي يحمل ثقلًا ثقيلًا على ذراعيه الممدودة بلا حراك ، من الواضح أنه لا يرتكب أي شيء عمل ميكانيكي(S = 0) ، ولكن من وجهة النظر الفسيولوجية ، فإنه يؤدي ، بالطبع ، عملًا معينًا (بوزن كبير للحمل ومهم جدًا).

1.15.2. باستخدام مفهوم عمل القوة الثابتة على طريق مستقيم المحدد في الفقرة السابقة ، ننتقل إلى حساب عمل القوة في الحالة الأكثر عمومية.

دع التطبيق يشير ممتغير في معامل واتجاه القوة ينتقل من الموضع A إلى الموضع B , أثناء وصف بعض المسار المنحني (الشكل 1.15.2). دعونا نكسر الطريق , يتم اجتيازها بواسطة نقطة ، إلى عدد كبير جدًا من هذه الأقسام الصغيرة التي ، بدون خطأ كبير ، يمكن اعتبار كل قسم مستقيماً ، والقوة المؤثرة في هذا القسم ثابتة في القيمة المطلقة والاتجاه. للدلالة به القيم الثابتة لمعامل القوة المتغيرة لأقسام معينة من المسار , عبر - أطوال المقاطع المقابلة (المستقيمة) من المسار وعبر -مشابك بين اتجاهات القوة والسرعة المقابلة لنقطة تطبيقه.

إكمال عمل القوة المتغيرة في المسار النهائي ، من الواضح أن AB سيكون مساويًا لمجموع العمل في جميع أقسامه الفردية:

من الواضح أن من أكثرمقاطع n سنقسم المسار الذي تسير عليه نقطة تطبيق القوة المتغيرة , كلما تم حساب عمل هذه القوة بدقة أكبر على مسار معين. في النهاية ، عندما يصبح عدد الأقسام n كبيرًا بشكل غير محدود ، يصبح طول كل منها قيمة صغيرة بلا حدود.

يسمى عمل القوة على إزاحة متناهية الصغر لنقطة تطبيقها العمل الابتدائي.دلالة على العمل الأولي للقوة من خلال وطول عنصر متناهي الصغر من المسار من خلاله دي اس،سوف نحصل على

. (1.15.2.)

ثم اعمل على طول الطريق

عمل القوة المتغيرة على مسار محدود يساوي تكامل العمل الأولي لقوة معينة ، محسوبًا ضمن حدود التغيير في مسار نقطة تطبيق القوة.

الآن ، مع ملاحظة أن حساب هذا التكامل في كثير من الحالات يمثل صعوبات كبيرة ، فلننتقل إلى طريقة أبسط وغالبًا ما تستخدم في طريقة الرسوم البيانية التقنية لحساب عمل قوة متغيرة.

دع النقطة متطبيقات متغير في المعامل واتجاه القوة يتحرك من الموقف إلى الموضع ، والتي يتم تحديدها على مسارها من خلال المسافات المقابلة و تحسب من البداية ا(الشكل 1.15.3).

لنأخذ نظام إحداثيات مستطيل الشكل (الشكل 1.15.3.) وعلى المقاييس المحددة سنؤجل: على طول محور الإحداثي ، المسافة s للنقطة من الأصل ، وعلى طول المحور الإحداثي ، القيمة المقابلة للقوة تنبؤ إلى اتجاه سرعة النقطة متطبيقاتها ، أي القيمة الجبرية للمكوِّن المماس لقوة معينة .

ربط النقاط بإحداثيات معينة سو F t لمنحنى مستمر ، نحصل على رسم بياني للاعتماد .

سيتم تصوير عمل القوة على مسارها S بالمقياس المناسب حسب منطقة الشكل(الشكل 1.15.3.) ، يحدها المحور السيني ، وهو منحنى وإحداثيان يقابلان الموضع الأولي والأخير لنقطة تطبيق القوة.

عند حساب عمل القوة بيانيامن الضروري ، بالطبع ، أن تأخذ في الاعتبار المقياس الذي تم رسمها فيه على الرسم البياني المسافات s والقيم المقابلة لمعامل القوة F t.

1.15.3. نظرية. عمل ناتج العديد من القوى على مسار معين يساوي مجموع جبريعمل القوى المكونة على نفس المسار:

حيث = ناتج القوى.

1.15.4. قوةالقوة هي القيمة التي تميز السرعة التي يتم بها العمل بهذه القوة في لحظة معينة من الزمن.

متوسط ​​القوةالقوة لفترة زمنية معينة t تساوي نسبة العمل A الذي تؤديه خلال هذا الوقت إلى فترة زمنية معينة:

قوةقوة R في وقت معين ريساوي نسبة الشغل الأولي dA للقوة لفترة زمنية صغيرة غير محدودة ، بدءًا من اللحظة t ، إلى القيمة dt لهذه الفترة الزمنية:

وحدة الطاقة في النظام الدولي للوحدات هي القوة التي يتم بها عمل 1 جول في ثانية واحدة. تسمى وحدة الطاقة هذه بالواط (Watt اختصارًا).

1 واط = 1 جول / ثانية.

يمكن إعطاء صيغة القوة (1.15.4.) في الوقت الحالي شكلاً مختلفًا إذا استبدلنا بها [الصيغة (1.15.2.)] المحددة مسبقًا عن العمل الأولي:

قوة القوة في لحظة معينة تساوي حاصل ضرب وحدة القوة المعينة المقابلة لهذه اللحظة من الزمن ، وحدة سرعة نقطة تطبيقها وجيب الزاوية بين اتجاهات قوة وسرعة نقطة تطبيقه.

أثناء تشغيل أي آلة ، لا يتم إنفاق جزء من الطاقة التي تستهلكها على القيام بعمل مفيد ، ولكن في التغلب على ما يسمى بالمقاومة الضارة التي تنشأ حتماً أثناء تشغيل الجهاز. لذلك ، على سبيل المثال ، يتم إنفاق الطاقة التي تستهلكها المخرطة ليس فقط لأداء عمل مفيد - إزالة الرقائق ، ولكن أيضًا للتغلب على الاحتكاك في الأجزاء المتحركة من الآلات ومقاومة حركتها من الهواء.

تسمى نسبة الطاقة المفيدة P P للجهاز إلى الطاقة التي يستهلكها P أو نسبة العمل المفيد لفترة زمنية معينة إلى كل العمل المنفق A لنفس الفترة الزمنية الكفاءة الميكانيكية.

دلالة ، كما هو مقبول عادة ، على معامل الأداء (الكفاءة المختصرة) بالحرف اليوناني (هذا) ، سيكون لدينا

تعتبر الكفاءة من أهم خصائص الماكينة ، حيث توضح مدى عقلانية استخدام الطاقة التي تستهلكها.

لا يمكن القضاء على المقاومات الضارة تمامًا ، وبالتالي الكفاءة دائما أقل من الوحدة.

1.15.5. دعونا في مرحلة ما ملجسم صلب يدور حول محور ثابت z (الشكل 1.15.4) ، يتم تطبيق قوة . نحلل هذه القوة إلى مكونين متعامدين بشكل متبادل: , مستلقية في المستوى P عموديًا على المحور ضدوران الجسم و , عمودي على هذا المستوى ، أي موازي للمحور ع

القوة P للقوة المؤثرة على جسم دوار تساوي حاصل ضرب عزم هذه القوة السرعة الزاويةهيئة.

أسئلة للفحص الذاتي.

1. ما يسمى العمل الأولي للقوة؟

2. أعط تعريف عمل القوة على المقطع الأخير من المسار.

3. صياغة نظرية حول عمل نظام القوى الناتج.

4. كيف يتم حساب عمل متجه القوة الثابتة على مقطع مستقيم من المسار؟

5. تحديد قوة القوة.

6. ما يسمى الكفاءة؟

7. كيف يتم حساب جهد وقوة القوة المؤثرة على جسم بمحور دوران؟

القوة هي أساسًا المعدل الذي يتم به العمل. كلما زادت قوة العمل المنجز ، زاد العمل المنجز لكل وحدة زمنية.

متوسط ​​القوة هو العمل المنجز لكل وحدة زمنية.

مقدار الطاقة يتناسب طرديا مع مقدار العمل المنجز \ ( أ\)ويتناسب عكسيا مع الوقت \ ( ر \)الذي تم العمل من أجله.

قوة \( ن\) بواسطة الصيغة:

وحدة الطاقة في النظام \ (SI \) هي \ (واط \) (التسمية الروسية - \ (W \) ، دولي - \ (W \)).

لتحديد قوة محرك السيارات والمركبات الأخرى ، يتم استخدام وحدة قياس أقدم تاريخيًا - قوة حصان (حصان) ، 1 حصان = 736 واط.

مثال:

تبلغ قوة محرك السيارة تقريبًا \ (90 حصانًا \ u003d 66240 واط \).

قوة السيارة أو غيرها مركبةيمكن حسابها إذا كانت قوة الجر للسيارة معروفة \ ( F\)وسرعته ( الخامس).

يتم الحصول على هذه الصيغة عن طريق تحويل الصيغة الأساسية لتحديد القدرة.

لا يوجد جهاز واحد قادر على استخدام \ (100 \)٪ من الطاقة المقدمة له في البداية لأداء عمل مفيد. لذلك ، فإن السمة المهمة لأي جهاز ليست القوة فحسب ، بل أيضًا نجاعة ، مما يوضح مدى كفاءة استخدام الطاقة التي يتم توفيرها للجهاز.

مثال:

لكي تتحرك السيارة ، يجب أن تدور العجلات. ولكي تدور العجلات ، يجب على المحرك أن يقود آلية الكرنك (الآلية التي تحول الحركة الترددية لمكبس المحرك إلى حركة دورانية للعجلات). في هذه الحالة ، يتم تشغيل التروس ويتم إطلاق معظم الطاقة في شكل حرارة في الفضاء المحيط ، مما يؤدي إلى فقدان طاقة الإدخال. كفاءة محرك السيارة ضمن \ (40-45 \)٪. وهكذا ، اتضح أن حوالي \ (40 \)٪ فقط من إجمالي البنزين الذي تمتلئ به السيارة يذهب لأداء العمل المفيد الذي نحتاجه - تحريك السيارة.

إذا وضعنا \ (20 \) لترًا من البنزين في خزان السيارة ، فسيتم إنفاق \ (8 \) لترًا فقط على تحريك السيارة ، وسيتم حرق \ (12 \) لترًا دون القيام بعمل مفيد.

يُشار إلى الكفاءة بحرف الأبجدية اليونانية \ ("هذا" \) η ، وهي نسبة القوة المفيدة \ ( ن\)إلى القوة الكاملة أو الكلية N ممتلئة.

لتحديد ذلك ، استخدم الصيغة: η = N N ممتلئ. بما أن الكفاءة ، بحكم التعريف ، هي نسبة من القوى ، فهي لا تحتوي على وحدة قياس.

غالبًا ما يتم التعبير عنها كنسبة مئوية. إذا تم التعبير عن الكفاءة كنسبة مئوية ، فسيتم استخدام الصيغة: η = N N كامل ⋅ 100٪.