Elemental 2 Fórmulas mecánicas simples

Repaso del esquema del Capítulo 15 "Trabajo y energía mecánica"

1. Trabajo:

1. El trabajo mencionado en mecánica incluye dos factores necesarios: Uno es. la fuerza que actúa sobre el objeto; el otro es la distancia que recorre el objeto en la dirección de la fuerza.

2. Hay tres situaciones en las que no se realiza trabajo: fuerza sin distancia, fuerza sin distancia, fuerza y ​​distancia perpendicular.

Consolidación: ☆Un compañero juega al fútbol y la pelota vuela a 10 m de la parte posterior de sus pies. La persona no hace ningún trabajo mientras la pelota vuela a 10 m. (La razón es que el balón sale volando por inercia).

3. La mecánica estipula que el trabajo es igual al producto de la fuerza por la distancia recorrida por el objeto en la dirección de la fuerza. Fórmula: W=FS

4. La unidad de trabajo: Joule, 1J= 1N?m. Para levantar un huevo de 1 m de altura, el trabajo realizado es de aproximadamente 0,5 J.

5. Nota sobre la fórmula del trabajo aplicado: ① Distinga qué fuerza realiza trabajo sobre el objeto, y F es esta fuerza al calcular ② S en la fórmula debe ser la distancia recorrida en la dirección del; fuerza, enfatizando la correspondencia. ③ La unidad de trabajo es "julio" (N·m = Jiao). No lo confundas con la unidad del producto de la fuerza y ​​el brazo de momento (N·M, que no se puede escribir como "Jiao").

2. El principio de trabajo:

1. Contenido: Cuando se utilice maquinaria, el trabajo realizado por las personas no será menor que el trabajo realizado directamente a mano; Ninguna máquina ahorra energía.

2. Explicación: (¿Tenga en cuenta cómo se puede expresar el principio de trabajo en condiciones ideales?)

①El principio de trabajo es una conclusión universal y es aplicable a cualquier máquina.

②El principio del trabajo nos dice: Para ahorrar esfuerzo al utilizar maquinaria, se debe gastar distancia, y para ahorrar distancia, se debe gastar esfuerzo. No existe ninguna máquina que ahorre esfuerzo y distancia.

③Aunque el uso de maquinaria no puede ahorrar trabajo, los humanos todavía la usan porque el uso de maquinaria puede ahorrar esfuerzo, ahorrar distancia y cambiar la dirección de la fuerza, lo que aporta mucha comodidad al trabajo humano.

④ La mayoría de los problemas que encontramos son máquinas ideales (ignorando la fricción y la gravedad de la propia máquina). Máquinas ideales: cuando utilizamos la máquina, el trabajo realizado por las personas (FS) = la acción directa de. la mano sobre el objeto pesado Trabajo realizado (Gh)

3. Aplicación: Plano inclinado

①Plano inclinado ideal: El plano inclinado es liso

②El ideal. el plano inclinado sigue el principio de trabajo;

③Fórmula de pendiente ideal: FL=Gh Entre ellos: F: el empuje a lo largo de la dirección de la pendiente; L: la longitud de la pendiente; objeto; h: la altura de la pendiente.

Si la fricción entre el plano inclinado y el objeto es f, entonces: FL=fL Gh de esta forma, el trabajo realizado por F es mayor que el trabajo Gh realizado directamente sobre el objeto. 3. Eficiencia mecánica:

1. Trabajo útil: Definición: Trabajo que resulta útil a las personas.

Fórmula: W útil = Gh (levantar objeto pesado) = W total - W cantidad = ηW total

Inclinación: W útil = Gh

2. Trabajo: Definición: Trabajo que no necesitamos pero que tenemos que hacer

Fórmula: W cantidad = W total - W útil = G mover h (mover polea y bloque de poleas ignorando la fricción del eje de la rueda)

Pendiente: W cantidad = f L

3. Trabajo total: Definición: el trabajo realizado por trabajo útil más trabajo o potencia extra

Fórmula: W total = W útil + W cantidad = FS= W útil/eta

Inclinación: W total = fL Gh=FL

4. Eficiencia mecánica: ① Definición: Relación entre trabajo útil y trabajo total.

② Fórmula:

Plano inclinado:

Polea fija:

Polea móvil:

Polea

③ El trabajo útil siempre es menor que el trabajo total, por lo que la eficiencia mecánica siempre es menor que 1. Generalmente expresado como porcentaje. La eficiencia mecánica de una polea es 60, lo que significa que el trabajo útil supone el 60% del trabajo total.

④Métodos para mejorar la eficiencia mecánica: reducir el peso de la máquina y reducir la fricción entre piezas.

5. Medición de la eficiencia mecánica:

① Principio:

② Cantidades físicas a medir: código de gancho gravedad G, código de gancho altura de elevación h, tracción fuerza F, la distancia que se mueve el extremo libre de la cuerda S

③Equipo: Además del código de gancho, también se requieren un soporte de hierro, una polea y un alambre delgado, una báscula y un dinamómetro de resorte.

④Paso: Se debe tirar del dinamómetro de resorte a una velocidad constante para elevar el código del gancho. Propósito: garantizar que la indicación del dinamómetro permanezca sin cambios.

⑤Conclusión: Los principales factores que afectan la eficiencia mecánica del polipasto son:

Cuanto más pesadas sean las poleas en movimiento y mayor sea el número, mayor será el trabajo extra.

B Cuanto más peso se levante, más trabajo útil se realizará.

C Fricción, cuanto mayor sea la fricción, más trabajo extra se realizará.

El método de enrollado y la altura de elevación del objeto pesado no afectan la eficiencia mecánica de la polea.

4. Potencia:

1. Definición: el trabajo realizado por unidad de tiempo

2. Significado físico: cantidad física que expresa la velocidad de realización de un trabajo. .

3. Fórmula: = Fv

4. Unidad: unidad principal W, unidad común kW mW caballos de fuerza

Conversión: 1kW=103W 1mW=106 W 1 caballos de fuerza = 735W

La potencia de un automóvil es 66kW, lo que significa: el automóvil realiza 66000J de trabajo en 1 segundo

La diferencia entre eficiencia mecánica y potencia:

Potencia y Eficiencia mecánica son dos conceptos diferentes. La potencia representa la velocidad del trabajo, es decir, el trabajo realizado por unidad de tiempo; la eficiencia mecánica representa la eficiencia del trabajo mecánico, es decir, la proporción de trabajo útil en el trabajo total realizado.

5. Energía mecánica

(1), energía cinética y energía potencial

1. Energía: Si un objeto puede realizar un trabajo, decimos que el objeto. tiene energía

Comprensión: ① La energía representa la cantidad física de la capacidad de un objeto para realizar un trabajo. La energía se puede medir por la cantidad de trabajo que puede realizar.

② Un objeto “puede hacer trabajo” no necesariamente “hace trabajo” ni “está haciendo trabajo” o “ha hecho trabajo”. Por ejemplo: una piedra estacionaria en la montaña tiene energía, pero la tiene. no hacer trabajo. Tampoco tiene por qué ser trabajo.

2. Estructura del conocimiento:

3. Explora los factores que determinan el tamaño de la energía cinética:

① Conjetura: El tamaño de la energía cinética está relacionado con la masa y la velocidad del objeto;

② Investigación experimental: Objeto de investigación: pequeña bola de acero Método: Variables de control

? Cómo juzgar la energía cinética: ¿ves cuánto trabajo puede realizar la pequeña bola de acero para empujar el sujetador de madera

? ¿Cómo controlar que la velocidad sea constante: si la bola de acero rueda hacia abajo desde la misma altura, la velocidad será la misma cuando llegue al final de la pendiente;

? Cómo cambiar la velocidad de la bola de acero: haga que la bola de acero ruede hacia abajo desde diferentes alturas;

③Análisis y conclusión: cuando la masa de la bola de acero se mantiene constante, conclusión: cuando la masa del movimiento El objeto es el mismo, cuanto mayor es la velocidad, mayor es la energía cinética;

Al mantener constante la velocidad de la bola de acero, la conclusión es: cuando la velocidad del objeto en movimiento es la misma; cuanto mayor es la masa, mayor es la energía cinética;

④Conclusión: la energía cinética del objeto está relacionada con la masa y cuanto mayor es la velocidad Cuanto mayor es la energía cinética, mayor es la masa y mayor es la velocidad; energía cinética.

Masa del objeto m/kg velocidad v/(m.s-1) energía cinética E/J

ox aproximadamente 600 aproximadamente 0,5 aproximadamente 75

estudiante de secundaria aproximadamente 50 alrededor de 6 Alrededor de 900

Ejercicio: ☆La tabla de la derecha muestra algunos datos de una vaca paseando y un estudiante de secundaria corriendo una carrera de 100 metros: analizando los datos, se puede ver que la velocidad Tiene un mayor impacto en la energía cinética del objeto. La base de su juicio: la masa de un humano es aproximadamente 1/12 de la de una vaca y la velocidad es aproximadamente 12 veces la de una vaca. la energía es 12 veces la de una vaca, lo que significa que la velocidad tiene un gran impacto en la energía cinética

4. Energía mecánica: la energía cinética y la energía potencial se denominan colectivamente energía mecánica.

Comprenda: ① Los objetos con energía cinética tienen energía mecánica; ② Los objetos con energía potencial tienen energía mecánica; ③ Los objetos con energía cinética y potencial tienen energía mecánica.

(2) Conversión de energía cinética y energía potencial

1. Estructura del conocimiento:

2. Reglas de conversión entre energía cinética y energía potencial gravitacional:

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① Si un objeto de cierta masa acelera para caer, su energía cinética aumenta, su energía potencial gravitacional disminuye y su energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética.

② Si un objeto; de una determinada masa desacelera y sube, su energía cinética disminuye, la energía potencial gravitacional aumenta y la energía cinética se convierte en energía potencial gravitacional

3.

① Si la energía cinética de un objeto disminuye y la energía cinética de otro objeto disminuye, si la energía potencial elástica de un objeto aumenta, la energía cinética se convierte en energía potencial elástica

② Si ​​la energía cinética de un objeto aumenta y la energía potencial elástica de otro objeto disminuye, la energía potencial elástica se convierte en energía cinética.

4. Análisis de la conversión de energía cinética y energía potencial:

⑴ Primero analiza los factores que determinan el tamaño de la energía cinética y los factores que determinan el tamaño de la energía potencial gravitacional. (o energía potencial elástica): observe la energía cinética y la gravedad. Cómo cambia la energía potencial (o energía potencial elástica).

⑵ También preste atención a la pérdida y el aumento de energía durante la conversión mutua de energía cinética y energía potencial, si no hay otra fuerza externa para realizar trabajo excepto la gravedad y la elasticidad (es decir, no hay otra forma). de suplemento de energía o ninguna pérdida de energía), entonces la energía mecánica no cambia durante la conversión de energía cinética y energía potencial.

(3) Si en la pregunta hay "deslizamiento en una pendiente suave", entonces "suave" significa que no hay pérdida de energía; la energía mecánica se conserva; "deslizarse cuesta abajo a una velocidad constante" significa que hay "deslizamiento por una pendiente suave"; es la pérdida de energía: la energía mecánica no se conserva.

(3) Utilización de la energía hidráulica y eólica

1. Estructura del conocimiento:

2. Principio de funcionamiento de la central hidroeléctrica: cuando el agua cae desde lugares altos. , Convierta la energía potencial gravitacional en energía cinética, transfiera parte de la energía cinética del agua a la turbina y use la turbina para impulsar un generador para convertir la energía mecánica en energía eléctrica.

Ejercicio: ☆¿Para qué sirve construir una presa para una central hidroeléctrica? ¿Por qué la presa está diseñada para ser estrecha en la parte superior y ancha en la parte inferior?

Respuesta: Las centrales hidroeléctricas construyen represas fluviales para elevar el nivel del agua y aumentar la energía potencial gravitacional del agua. Cuando el agua cae, se puede convertir en más energía cinética, que se puede convertir en más energía eléctrica. energía a través de generadores.