Конспект по физике 7 класс параграф 50 + Ответы на вопросы. Краткое содержание § 50. Механическая работа. Единицы работы по учебнику Пёрышкина (базовый уровень). Конспект по пунктам параграфа. Код материалов: Физика Конспект №50.
Вернуться к Списку конспектов
Конспект §50. Механическая работа. Единицы работы
§ 50 кратко (малый конспект)
Механическая работа — это физическая величина, равная произведению силы на путь, пройденный телом под действием этой силы (A = Fs). Работа совершается только тогда, когда тело перемещается под действием силы, и её направление совпадает с направлением движения. Если сила направлена противоположно движению (например, сила трения), работа отрицательна. Если сила перпендикулярна перемещению или тело не движется, работа равна нулю. Единица работы в СИ — джоуль (1 Дж = 1 Н·м), на практике также используются кратные и дольные единицы (кДж, МДж, мДж).
Большой конспект параграфа 50
1. Механическая работа — это физическая величина, равная произведению силы на путь, пройденный телом под действием этой силы. Формула: A = Fs, где F — сила, s — путь. Условие применения: сила постоянна и направлена так же, как скорость тела.
2. Условия совершения работы:
- Работа совершается, если тело перемещается под действием силы.
- Если тело не движется (s = 0) или сила действует перпендикулярно направлению движения (например, сила тяжести при движении по горизонтали), то работа равна нулю.
3. Знак работы:
- Положительная работа (A > 0): сила направлена вдоль движения (способствует ему).
- Отрицательная работа (A < 0): сила направлена против движения (препятствует ему, как сила трения: A = –Fтр s).
4. Если на тело действует несколько сил, можно рассчитать работу каждой из них отдельно.
5. Единица работы:
- В СИ — джоуль (Дж). 1 Дж — это работа, совершаемая силой 1 Н на пути 1 м (1 Дж = 1 Н·м).
- Примеры: подъём ведра воды на стул — ~60 Дж, разгон автомобиля — ~200 000 Дж.
- Применяются кратные и дольные единицы: килоджоуль (кДж), мегаджоуль (МДж), миллиджоуль (мДж).
6. Пример расчёта: Работа крана по подъёму груза массой 3 т на высоту 7 м (g ≈ 10 м/с²) равна 210 кДж.
Вопросы на стр.177
- При каких условиях совершается механическая работа? Механическая работа совершается, если тело перемещается под действием силы. Для этого необходимо, чтобы сила была постоянна и направлена так же, как скорость тела. Если тело не движется или сила действует перпендикулярно направлению движения, работа не совершается.
- По какой формуле можно определить совершённую работу? Совершённую механическую работу определяют по формуле A = Fs, где F — действующая сила, а s — путь, пройденный телом под действием этой силы. Эта формула применима, когда сила постоянна и её направление совпадает с направлением перемещения.
- В каком случае механическая работа равна нулю; отрицательна? Механическая работа равна нулю, если тело не движется (s = 0) или если сила действует перпендикулярно направлению движения. Работа отрицательна (A < 0), когда сила направлена против движения, то есть препятствует ему, как, например, сила трения скольжения.
- Что принимают за единицу работы в СИ? В Международной системе единиц (СИ) за единицу работы принимают джоуль (Дж). 1 джоуль — это работа, совершаемая силой в 1 ньютон на пути в 1 метр (1 Дж = 1 Н·м).
- Совершает ли работу сила тяжести в следующих случаях: а) камень падает на землю; б) человек идёт по горизонтальной поверхности; в) человек на плечах держит тяжёлый груз; г) человек поднимается в лифте? Совершается ли работа в каждом из этих случаев какой-либо другой силой?
► а) Да, сила тяжести совершает положительную работу, так как направление силы тяжести совпадает с направлением падения.
► б) Нет, сила тяжести работы не совершает, так как она направлена вертикально, а движение горизонтально (перпендикулярно).
► в) Нет, сила тяжести работы не совершает, так как перемещение груза отсутствует (s = 0).
► г) Да, сила тяжести совершает отрицательную работу, так как она направлена против направления подъёма лифта. В каждом из этих случаев работу могут совершать другие силы.
► Например, в случае (б) работу совершает сила трения или мускульная сила человека, в случае (в) мышцы человека совершают работу для поддержания напряжения, но без перемещения груза механическая работа равна нулю, а в случае (г) положительную работу совершает сила натяжения троса лифта.
УПРАЖНЕНИЕ 32
№ 1. Тело под действием горизонтальной силы 5 Н перемещается по горизонтальному полу на 20 м. Какая работа совершается этой силой?
Работа силы вычисляется по формуле A = F * S, где F — сила, S — перемещение. Поскольку сила горизонтальна и совпадает с направлением перемещения, работа равна A = 5 Н * 20 м = 100 Дж.
№ 2. Камень массой 200 г поднят на высоту 6 м. Какую работу совершила сила тяжести? Чему будет равна работа силы тяжести при падении камня?
При подъёме сила тяжести направлена против перемещения, поэтому её работа отрицательна: A₁ = -mgh = -0,2 кг * 10 Н/кг * 6 м = -12 Дж. При падении сила тяжести совпадает с направлением перемещения, работа положительна и равна по модулю: A₂ = 12 Дж.
№ 3. При равномерном подъёме из колодца ведра воды массой 10 кг была совершена работа 650 Дж. Какова глубина колодца?
Работа по подъёму груза против силы тяжести равна A = mgh. Отсюда глубина h = A / (mg) = 650 Дж / (10 кг * 10 Н/кг) = 6,5 м.
№ 4. Шагающий экскаватор поднимает за один приём 14 м³ грунта на высоту 20 м. Вес ковша без грунта 20 кН. Определите работу, совершаемую по подъёму грунта и ковша. Плотность грунта 1500 кг/м³.
Масса грунта mг = ρV = 1500 кг/м³ * 14 м³ = 21000 кг. Вес грунта Pг = mгg = 21000 кг * 10 Н/кг = 210 000 Н. Общая сила для подъёма:
F = Pг + Pковша = 210000 Н + 20000 Н = 230000 Н.
Работа A = Fh = 230000 Н * 20 м = 4 600 000 Дж = 4,6 МДж.
ЗАДАНИЕ 36.
Сделайте наклонную плоскость из картона (рис. 165). Положите на неё карандаш. Проследите за тем, как он скатывается. Совершается ли при этом работа? За счёт работы какой силы увеличивается скорость карандаша? Увеличьте угол наклона. Как изменяется скорость карандаша при прохождении того же пути? Проследите за тем, чтобы путь всё время был одинаковым при изменении угла наклона. Сделайте вывод о зависимости работы от угла между силой и скоростью тела.
При скатывании карандаша работа совершается силой тяжести, которая имеет составляющую вдоль наклонной плоскости. С увеличением угла наклона при одинаковом пути скорость карандаша в конце пути возрастает, так как увеличивается проекция силы тяжести на направление движения. Вывод: работа, совершаемая силой тяжести, зависит от угла между направлением силы и перемещением — чем меньше угол (до 90°), тем больше работа при одинаковом пути.
Это любопытно… Работа в организме человека.
Вопрос: Рассмотрим утверждение: «При быстром передвижении человек самопроизвольно переходит к бегу». Можно ли использовать содержащиеся в тексте данные для его объяснения?
Ответ: Да, данные из текста можно использовать для объяснения этого утверждения. В тексте указано, что работа, совершаемая при ходьбе со скоростью 180 шагов в минуту, становится больше, чем при беге на то же расстояние со скоростью 210–220 шагов в минуту. Это означает, что быстрая ходьба требует больших энергозатрат, чем медленный бег. Следовательно, при увеличении скорости передвижения организму энергетически выгоднее перейти на бег, что и происходит самопроизвольно.
Вы смотрели: конспект по физике к учебнику 7 класса §50. Механическая работа. Единицы работы. Краткое содержание темы учебника. Ответы на вопросы в конце параграфа. Код материалов: Физика Конспект №50.