Конспект уроку: Механічна робота

Організаційний момент

Вивчення нового матеріалу

Механічна робота

У побуті словом "робота" іменують будь-яку корисну працю - фізичну чи розумову. Однак у фізиці поняття роботи інше: це певна фізична величина яка вимірюється спеціальними величинами, які можна виміряти. У фізиці перш за все вивчають механічну роботу. Термін "робота сили" (або інакше механічна робота) вживають у науці тоді, коли під впливом сили відбувається переміщення тіла. Так, наприклад, людина піднімає будь-який вантаж, кінь тягне воза кран переносить будівельний блок, буксир тягне баржу.

Отже, механічна робота виконується, якщо є дія сили і переміщення сили, внаслідок дії цієї сили. Робота виконується також і тоді, коли сила, діючи на тіло, зменшує його швидкість (Наприклад - сила тертя або сила тяжіння під час руху тіла вгору).

Добуток сили F, що діє в напрямку руху тіла, на переміщення (шлях) S визначає роботу сили.

робота сили = сила * переміщення

Роботу сили позначають літерою А (від німецького слова Arbeit-робота):

A = F * S

Отже, робота дорівнює добутку сили на шлях у випадку, коли напрямок сили збігається з напрямком переміщення і сила постійна. Згідно з цією формулою робота вимірюється одиницями, які є добутком одиниці вимірювання сили (Н - Ньютон) та одиниці вимірювання шляху (м-метр) - Н-м.

Цю одиницю вимірювання роботи назвали джоулем (Дж) на честь Джеймса Прескотта ДЖОУЛЯ (1818-1889 p.p.) який, вперше довів, що теплота це різновид енергії.

Отже, робота величиною в 1 Дж здійснюється силою в 1 Н, що переміщує тіло в напрямку дії сили на 1 м:

1 джоуль = 1 ньютон 1 метр

1 Дж = 1 Н * 1 м

Для зручності записів і розрахунків використовують такі кратні одиниці роботи:

1 кДж = 10ОО Дж;

1 МДж = 1000 000 Дж.

Приклади розрахунку роботи сили

Приклад 1. Людина рівномірно переміщує вантаж на висоту 5 м, прикладаючи в напрямі переміщення силу 300Н. Яку роботу виконала при цьому людина?

Розв'язок:

Приклад 2. Яку роботу слід виконати , щоб забезпечити рук санчат масою 60кг на відстань 10 м? (коефіцієнт тертя санчат по снігу дорівнює 0,02).

Розв'язок:

Зауваження:

1. Якщо напрям сили співпадає з напрямком руку тіла, то дана сила виконує додатну роботу. Якщо рук тіла відбувається в напрямку, протилежному до напрямку прикладеної сили (наприклад, сила тертя ковзання) то дана сила виконує від'ємну роботу.

2. Після одержання розрахункової формули і перед виконанням обчислень, розрахункову формулу перевіряють на справедливість за допомогою дій над найменуваннями.

Приклад 3. Знайти роботу сили тяжіння, яка діє на позбавлене опори тіло масою 2 кг на шляху падіння 4 м.

Розв'язок:

1.Виберіть, в яких з перерахованих випадків виконується механічна робота?

a) Хлопчик залізає на дерево

b) Дівчинка грає на піаніно

c) Вода тисне на стінку посудини

d) Вода падає з греблі

2. У яких випадках механічна робота виконується силами:

I. Вода тече в річці

a) Тяжіння,

b) Пружності,

c) Тяги

d) Тертя

e) Виштовхувальною силою

II.Трактор оре землю

a) Тяжіння,

b) Пружності,

c) Тяги,

d) Тертя,

e) Виштовхувальною силою

3. Для того, щоб виконувалась механічна робота необхідно...

a) Наявність сили, що діє на тіло,

b) Рух тіла,

c) Наявність сили і переміщення.

4. В якому з випадків виконується робота?

a) Кінь тягне воза,

b) Космічний корабель рухається за інерцією,

c) Людина стоїть з вантажем на спині.

Розвязування задач

Задачі з фізики з теми: Механічна робота

Початковий рівень

Задача 1. Яку роботу треба виконати, щоб підняти з канави глибиною 5 м на поверхню бетонну брилу об'ємом 0.6 мЗ. (Густина бетону 2500 кг/мЗ).

Задача 2. Визначити величину роботи, що виконується по пересуванню тіла під дією сили 5 Н на віддаль 6 м. коли сила діє в напрямку переміщення тіла.

Задача 3. Обчислити роботу, виконану силою 0.02 кН. якщо віддаль, пройдена тілами у напрямку дії цієї сили 10 м.

Задача 4. Визначте механічну роботу, яка виконується під час штампування пластикового виробу на гідравлічному пресі, якщо поршень переміщується на 17 мм, а пресуюча сила, що діє на виріб, дорівнює в середньому 1,2 кН.

Середній рівень.

Задача 1. Яку роботу треба виконати, щоб ящик масою 40 кг пересунути на 2 м? Коефіцієнт тертя - 0.6.

Задача 2. Визначте роботу, яку необхідно виконати для десятиразового підіймання парового молота масою 20 т на висоту 120 м.

Задача 3. Напірний бак водопроводу міститься на висоті 8 м над рівнем землі й уміщує 64 м3 води. Яка робота виконується при заповненні цього бака, якщо вода подається насосом з колодязя завглибки 12 м?

Достатній рівень.

Задача 1 .При рівномірному підніманні з шахти навантаженої вугіллям бадді масою 10.5т виконано роботу 6200 кДж. Яка глибина шахти?

Задача 2. Яку роботу треба виконати, щоб підняти зі дна озера до поверхні води камінь масою 5 кг і об'ємом 2 дмЗ? Глибина озера 7 м. Опором води можна знехтувати.

Задача 3. За допомогою графіка на малюнку знайдіть роботу сили, яка переміщує тіло на віддаль 5 м.