6. Механічна робота і потужність

Існує два способи передачі руху (і відповідно енергії) від одного макротіла до іншого: у формі роботи і у формі теплоти (теплообміну). Зміну енергії першим способом називають механічною роботою.

Робота є мірою зміни і перетворення енергії:

Робота всіх сил, які діють на тіло, дорівнює зміні його кінетичної енергії — теорема про кінетичну енергію:

Робота сили тяжіння і пружності дорівнює зміні потенціальної енергії тіла, взятої з протилежним знаком:

Робота постійної сили — це скалярний добуток сили на переміщення (рис. 48):

Рис. 48

Якщо 90° > α ≥ 0, то А > 0 відповідає збільшенню енергії;

якщо α = 90°, то А = 0 відповідає незмінності енергії;

якщо 90°< α ≤ 180°, то А < 0 відповідає зменшенню енергії.

Робота постійної сили максимальна, якщо α = 0:

Одиниця роботи (енергії) — джоуль (Дж).

Джоуль — робота постійної сили в 1 Н при переміщенні тіла на відстань 1 м у напрямі дії сили:

Потужність — фізична величина, що характеризує швидкість виконання роботи.

Потужність — це величина, що дорівнює відношенню виконаної роботи до проміжку часу, протягом якого вона виконувалась:

 — у механіці,   - в електриці.

Одиниця потужності в СІ — ват (Вт):

Ват — потужність, за якої за 1 с виконується робота в 1 Дж.

Потужність при постійній силі дорівнює:

Іноді ще використовується одиниця потужності 1 к. с. (кінська сила): 1 к. с. = 736 Вт.

А = Nt, звідки одиниця роботи в техніці — 1 кВт ∙ год :

Відношення корисної роботи до повної роботи називається коефіцієнтом корисної дії (ККД) простого механізму (η).

Коефіцієнт корисної дії (η) визначається за формулами:

Корисна робота — робота, здійснювана двигуном і т. ін.

7. Енергія. Закон збереження енергії. Види енергії

Енергія — це єдина міра різних форм руху матерії.

Енергія — одна з характерних властивостей матерії. На практиці механічний рух частково чи повністю перетворюється в інші форми — тепловий, електромагнітний рух.

Енергія характеризує рух системи, а також взаємодію тіл чи частинок у системі з урахуванням можливості переходу з однієї форми руху в іншу.

Енергія — функція стану системи, а робота — функція процесу переходу системи з одного стану в інший.

Закон збереження енергії: енергія не виникає і не зникає, вона тільки перетворюється із одного виду в інший і передається від одного тіла до іншого в рівних кількостях.

Види енергії:

1. Механічна енергія тіла (потенціальна і кінетична).

2. Внутрішня.

3. Електромагнітна (електрична + магнітна).

4. Хімічна.

5. Світлова.

6. Ядерна, або атомна. 

Повна енергія тіла:

Енергія спокою тіла (внутрішня енергія):

7.1 Кінетична енергія - енергія механічної системи, що залежить від швидкостей руху її точок. Часто виділяють кінетичну енергію поступального і обертального руху.

Одиниця виміру в системі СІ - Джоуль.

Більш строго, кінетична енергія є різниця між повною енергією системи та її енергією спокою; таким чином, кінетична енергія - частина повної енергії, обумовлена рухом.