Работа единица измерения

§ 5. Положительные и отрицательные числа

Температура может как повышаться, так и понижаться. Пусть, например, утром температура воздуха была 3°С, в середине дня — 9°С, а вечером — 7°С. За первую половину дня температура повысилась на 6 °С, а за вторую половину дня понизилась на 2°С. Повышение температуры выражают положительными числами, а понижение — отрицательными. Так, если температура повысилась на 6°С, то говорят, что её изменение равно 6°С или +6°С, если понизилась на 2°С, то говорят, что её изменение равно -2°С.

Длина пружины может как увеличиваться, так и уменьшаться. Увеличение длины пружины будем выражать положительными числами, а уменьшение — отрицательными.

Точка на координатной прямой может перемещаться влево или вправо по этой прямой. Перемещение точки вправо обозначают положительными числами, а перемещение влево — отрицательными (рис. 68).

Таким образом, увеличение любой величины можно выразить положительными числами, а уменьшение — отрицательными.

В каком случае изменение температуры положительно, а в каком случае — отрицательно?
Что значит отрицательное изменение длины пружины?
Что означает положительное перемещение точки по координатной прямой и что означает отрицательное перемещение точки по этой прямой?
Каким числом выражается перемещение точки на координатной прямой влево и каким — вправо?

1001. Объясните смысл предложения:

а) изменение температуры равно t°С, если t = 28; -30; -8; 4,5; -1,7;
б) изменение длины пружины равно х миллиметрам, если х = -10; 12; -9; -4.

1002. Изменение температуры равно тп градусам. Чему равно т, если температура:

а) понизилась на 6°С; в) повысилась на 60 °С;
б) повысилась на 3,6°С; г) понизилась на 3,4 °С?

1003. Изменение длины пружины равно с мм. Чему равно с, если длина пружины:

а) увеличилась на 6 мм; в) уменьшилась на 23 мм;
б) уменьшилась на 5 мм; г) увеличилась на 18 мм?

1004. Прочитайте показания термометров, изображённых на рисунке 69. Какую температуру будет показывать каждый из этих термометров, если температура изменится:

Определение

Энергия — это физическая величина служащая мерой разных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода разных форм материи.

Энергия отображает способность физической системы к совершению работы, при этом работа является мерой изменения энергии. Из этого следует, что работа и энергия имеют одинаковые единицы измерения.

Единицы измерения энергии в Международной системе единиц

В международной системе единиц (СИ) джоуль (Дж) — единица измерения энергии и работы. Исходя из механического определения работы:

\ \

Джоуль не является основной единицей системы СИ. Через основные единицы джоуль легко выразить, используя механическое определение работы и единицы измерения соответствующих величин:

\=\left\left=Н\cdot м=\frac{кг\cdot м}{с^2}\cdot м=\frac{кг\cdot м^2}{с^2}.\]

Такую же размерность можно получить, если использовать определение энергии вида:

\

где $c$ — скорость света; $m$ — масса тела. Исходя из выражения (2), имеем:

\=\left=кг\cdot {\left(\frac{м}{с}\right)}^2=\frac{кг\cdot м^2}{с^2}.\]

И так, мы убедились, что джоуль — единица измерения энергии. Насколько велик джоуль можно понять, если решить простую задачу: тело массой 2 кг движется со скоростью 1$\frac{м}{с}$ , какова его кинетическая энергия? Вычислим кинетическую энергию ($E_k$) нашего тела используя ее определение:

\

получаем:

\

Единицы измерения энергии в других системах единиц

В системе СГС (сантиметр, грамм, секунда) энергия (и работа) измеряются в эргах (эрг). При этом одни эрг равен:

\

Зная, что:

\

получаем:

\

В технических расчетах встречается такая единица измерения энергии как килограммометр (кгм) или килограмм силы (кгс) на метр (м): (кгсм). При этом считают, что:

\

При расчетах тепла часто в качестве единицы измерения энергии используют калорию. Калорию определяют как:

\

Гигакалорию (Гкал) применяют в теплоэнергетике, коммунальных хозяйствах, система отопления.

Энергию можно выражать в киловатт часах:

\

В основном данную единицу измерения используют в электроэнергетике.

В атомной и квантовой физике применяют такую единицу измерения энергии как электрон-вольт (эВ). При этом полагают, что:

\

Электрон — вольт — это энергия, которую приобретает частица, имеющая элементарный заряд (заряд электрона), если она перемещается между точками поля разность которых 1 В:

\

Примеры задач с решением

Пример 1

Задание. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании древесного угля, масса которого составляет $m=$1 кг. Переведите полученный ответ в калории.

Решение. Количество теплоты $(Q)$, выделяемое при сгорании угля, найдем, используя формулу:

\

где $r=2,7\cdot {10}^7\frac{Дж}{кг}$ — удельная теплота сгорания древесного угля. Можно проводить вычисления:

\

Задача решена в системе СИ. Используя соотношение:

\

переведем полученный результат в калории:

\

Ответ. $Q=6,4\cdot {10}^7$ кал

Пример 2

Задание. Вычислите количество энергии необходимое для превращения $m=$100 г воды в пар при температуре, равной $t=$1000С. Запишите ответ в СГС.

Решение. Энергия $\(E)$, необходимая для перехода жидкости в пар равна количеству теплоты (Q), которое должно получить масса этого вещества при парообразовании:

\

Теплоту парообразования найдем как:

\

где $\lambda =2,3\cdot {10}^6\frac{Дж}{кг}$ — удельная теплота парообразования воды. Вычислим искомую энергию, учитывая (2.1) и (2.2):

§ 1 Механическая работа

В этом уроке мы рассмотрим новую физическую величину – механическую работу, изучим условия совершения механической работы и единицы ее измерения.

Мы в жизни часто используем слово «работа». Программист сидит за

компьютером – это его работа, работают станок, холодильник, телевизор, работает строитель, работает инженер. Словом «работа» мы выражаем всякое полезное действие человека или устройства. В физике термин «работа» имеет несколько иной смысл. Рассмотрим примеры.

Лошадь тянет телегу, действуя на нее с некоторой силой – силой тяги, которую обозначим Fтяги. Телега движется по направлению силы тяги лошади. Говорят, что сила тяги совершает механическую работу по перемещению телеги.

Механическая работа (или работа силы над телом) – это скалярная физическая величина, равная произведению модуля силы на путь, пройденный телом вдоль направления этой силы.

Механическая работа обозначается строчной буквой «А». По определению формула работы запишется так:

В честь английского ученого Джеймса Джоуля единица измерения работы получила название Джоуль.

За 1 Джоуль принята работа, совершаемая силой 1 Ньютон на пути, равном 1 метру: 1 Дж = 1 Н · м.

Кратные единицы измерения:

В зависимости от направления действующей силы механическая работа может быть положительной и отрицательной.

Если направление силы совпадает с направлением движения тела, то работу силы считают положительной.

Например, лошадь тянет телегу (см. рис.) и совершает положительную работу:

камень падает (см. рис.) – сила тяжести совершает положительную работу:

выстрелили из лука (см. рис.) – сила упругости натянутой тетивы совершает положительную работу:

Если направление силы противоположно направлению движения тела, то работу силы считают отрицательной.

Например, сила трения скольжения совершает отрицательную работу, так как она направлена противоположно движению и тормозит движение тела:

А = – Fтрения · s.

Если направление силы перпендикулярно направлению движения тела, то работа этой силы равна нулю.

Например, сила давления человека, сидящего на телеге (см. рис.), перпендикулярна направлению движения телеги, телега под действием этой силы не перемещается, и поэтому работа силы давления равна нулю.

Если тело под действием силы не движется, то работа также равна нулю.

На гирю, подвешенную к нити, действует сила тяжести, но гиря не движется, значит, работа силы тяжести равна нулю (рис. 2).

Работа равна нулю и в том случае, если тело движется по инерции, то есть на него не действуют силы. Тогда в формуле работы А = F· sсила равна нулю, следовательно, работа равна нулю.

Итак, механическая работа совершается только в том случае, если на тело действует сила, и тело под действием этой силы движется.

Работа единица измерения

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *