Алтернативни енергоизточници > Теории, хипотези, физични опити
Сила и енергия-има ли неизяснени казуси?
Ksurnev:
И хор от девици пееше - "хай сиктир, не може да бъде"
kd_dinev:
Формулата за механична работа е валидна и когато тялото се движи в хоризонтална равнина с ускорение, стига да се вземе предвид подходящата форма на израза. Нека разгледаме подробно този случай.
При разглеждане на константна сила и хоризонтално движение с ускорение
Когато силата действа върху тяло и предизвиква хоризонтално движение с ускорение , трябва да имаме предвид следните основни понятия:
1. Връзката между сила и ускорение:
Силата води до ускорение на тялото с маса съгласно втория закон на Нютон:
F = m . a
2. Разстояние при ускорение:
Ако разглеждаме случаите, когато силата действа върху тялото от покой (начална скорост 0 ), изминатото разстояние d за време t е:
d= 1/2 a . t^2
3. Работа, извършена от силата:
Механичната работа , извършена от силата F за преместване на тялото през разстоянието d е:
W = F . d
Събирайки тези понятия, можем да изведем работата, когато тялото се ускорява.
Приложение на формулата за механична работа при ускорение
1. Изчисляване на ускорението:
Ако тялото започва от покой и ускорението е константно, тогава използваме втория закон на Нютон:
a = F/m
2. Изминато разстояние:
За време t изминатото разстояние d при константно ускорение a е:
d = 1/2 . a . t^2
3. Работа, извършена от силата:
Замествайки a с F/ m в уравнението за разстоянието:
d = 1/2 . ( F/m) . t^2
Следователно, работата , извършена от силата , е:
W= ∆Ek= F^2 . t^2 / 2 . m
Извод:
Формулата за механична работа е валидна и при хоризонтално движение с ускорение, стига да се използва подходящото разстояние , което тялото изминава под действие на силата. В случая на хоризонтално ускорение, формулата се адаптира, за да включва връзката между сила, маса и време.
Bat_Vanko:
--- Цитат на: kd_dinev в Септември 16, 2024, 07:05:05 pm ---Формулата за механична работа е валидна и при хоризонтално движение с ускорение, стига да се използва подходящото разстояние , което тялото изминава под действие на силата. В случая на хоризонтално ускорение, формулата се адаптира, за да включва връзката между сила, маса и време.
--- Край на цитат ---
Извинявам се, в грешка съм бил... Има надежда за тебе, не си толкова зле колкото си мислех онзи ден.
kd_dinev:
--- Цитат на: dmitarp в Март 20, 2023, 07:19:00 pm ---Ти нещо си в грешка, сила по време не е работа. Физична работа е сила по разстояние (това също не винаги е изпълнено, но в случая е така), докато топката ти се ускори до 10 м/с, тя вече ще е изминала 5 метра, така че работата изразходена от силата ще 500 Дж.
--- Край на цитат ---
Да видим вярно ли е това твърдение на уважавания наш колега. Каква информация ни дава то?
Имаме сила от 100 Нютона приложена към тяло с маса 10 кг като приложната точка на силата изминава 5 метра. Тъй като за да има сила трябва да има някакъв двигател, който да я създава ще предположим за улеснение, че този двигател е с КПД равно на единица т.е цялата енергия, която трансформира се превръща в механична работа. Приемаме и, че силите на съпротивление са пренебрежимо малки.
Ако изходим от формулата:
E=P . t = W = F . d = ∆ Ek = F^2 . t^2/2 .m
Очевидно ще ни е необходимо да определим времето на действие на двигателя за да получим енергията, която той е трансформирал упражнявайки силата от 100 Нютона върху тялото с маса 10 кг
Според дефиницията за мощност когато силата F е равна по големина и противоположна по посока на силата на гравитацията и тялото има първоначална скорост от 1метър/секунда издигайки се по вертикала:
P .t = W = F . d
Тук знаем, че силата е 100 Нютона, изминатото разстояние е 5 метра следователно двигател с мощност 100 вата работещ за интервал от 5 секунди ще удовлетворява нашите условия. Ако:
Е = P . t = F . d то трансформираната енергия ще е 500 Джаула.
Сега ако същия този двигател упражнява същата сила върху същото тяло, но в хоризонтална равнина имаме пълното право да използваме формулата:
∆Ek = F^2 . t^2/2
При сила от 100 Нютона приложена за една секунда върху тялото с маса 10 кг получаваме енергия от 500 Джаула. Но сега двигателя с мощност 100 вата е работил само една секунда, което означава, че е консумирал енергия от 100 Джаула.
Навигация
[0] Списък на темите
Премини на пълна версия