Сила сопротивления зависит от размеров и формы тела и скорости перемещения тела в среде, возникающая при его движении и затормаживает это движение. Сила сопротивления отличается от силы трения тем, что последняя рассматривает характер взаимодействия друг с другом твердых тел. Можно наблюдать, когда один элемент двигается по поверхности другого. Вектор силы сопротивления имеет направление противоположное движению.
Работа силы сопротивления видна на примере: при свободном падении листка с дерева на него действует сила сопротивления воздуха, которую можно сравнить с силой тяжести. В связи с этим, ускорение падающего листка будет не таким, как от ускорения свободного падения.
Аналогично с перемещением в жидкости, если тело погружается в воду плавно, то сопротивление воды будет меньше, чем при прыжке в нее.
Чему равна сила сопротивления
В числовом выражении общая сила сопротивления равна силе, которую следует приложить для равномерного передвижения тела по ровной горизонтальной поверхности. Определяется третьим законом Ньютона.
Формулы 1 — 3
Сила сопротивления прямо пропорциональна массе тела и вычисляется по формуле:
[F=mu * m * g]
где [boldsymbol{mu}] коэффициент материала изготовления опоры, выбирается по таблице;
g – постоянная величина равная 9,8 м/с2.
Для тел с небольшой скоростью сила сопротивления рассчитывается как произведение коэффициента сопротивления материала (a) и силы, провоцирующую движение предмета (v).
[F=v a]
где v — скорость движения предмета, a — коэффициент сопротивления среды.
При высоких скоростях или больших размеров предметов, силу сопротивления вычисляют пропорционально квадрату скорости.
[F=c v^{2}]
Зависимость силы от сопротивления определяется для каждой среды отдельно. Сила сопротивления среды растет, с ростом скорости движения предмета в среде.
От чего зависит сила сопротивления
На величину силы сопротивления влияют следующие факторы:
- особенности и плотность среды, например, у жидкости плотность выше, чем у газа;
- форма тела, у предметов с вытянутыми обтекаемыми вдоль движения формами сопротивление меньше, чем с расположенными перпендикулярно движению гранями;
- скорость движения.
В зависимости от воздействия на движущиеся предметы различают несколько типов силы сопротивления:
- Сила сопротивления качению [P_{f}]. Зависит от вида и состояния опорной поверхности, скорости перемещения, силы давления воздуха и прочее. Коэффициент сопротивлению качению f зависит типа и состояния опорной поверхности, его значение уменьшается, при повышении давления и температуры.
- Сила сопротивления воздуха [P_{B}] возникает при разных показателях давления. В аэродинамике называется лобовым сопротивлением. Показатель будет выше с ростом вихреобразования в передней и задней частях объекта движения. Величина вихреобразования зависит от формы передвигаемых предметов.
Понятие силы электрического сопротивления
Строение металлических проводников объясняет наличие сопротивления. Свободные электроны движутся по проводнику встречая ионы кристаллической решетки. При контакте с ними другие электроны теряют часть своей энергии. У проводников с отличающимся атомным строением будет разное сопротивление току. Поэтому чем выше сопротивление проводника, тем проводимость электрического тока будет меньше.
Формулы 4 — 5
Электрическое сопротивление в физике обозначают R, измеряется в Ом. Сопротивление равно 1 Ом, если на концах проводника возникает напряжение в 1 Вольт при силе тока равной 1 Ампер.
Формула сопротивления силы тока:
[R=rho frac{l}{S}]
где l – длина проводника; S – площадь сечения; ρ – удельное сопротивление.
Сила электрического сопротивления зависит от материала проводника, его длины, формы и температуры. Удельное сопротивление отличается у различных материалов.
Удельное сопротивление [boldsymbol{(rho)}] — сопротивление проводника длиной 1м и обладающего площадью поперечного сечения [boldsymbol{1м^{2}}]. Обозначается в Ом*м. К примеру, удельное сопротивления меди [1,7 * 10^{-8} Oм * м], это значит, что у медного проводника длиной [1м^{2}] сопротивление равно [1,7 * 10^{-8} Ом].
Сопротивление проводника будет расти с увеличением температуры:
[rho=rho_{o}(1+alpha Delta T)]
где [boldsymbol{rho_{0}}] – обозначает удельное сопротивление при [T_{0}=293 mathrm{~K}left(20^{circ} mathrm{C}right), Delta T=T-T_{0}], α – температурный коэффициент сопротивления [left(K^{-1}right)].
При нагревании движение частиц материала возрастает и создает препятствия для направленного движения электродов. Количество столкновений свободных электронов с ионами кристаллической решетки увеличивается.
Такое свойство применимо в термометрах сопротивления, измеряют температуру исходя из зависимости температуры и сопротивления с высокой точностью измерения.
Нет времени решать самому?
Наши эксперты помогут!
Формула силы тока и сопротивление
Формула 6
Законом Ома для участка цепи называют взаимосвязь между силой тока (I), напряжением (U) и сопротивлением (R) проводника на практике установлена Г. Омом.
[I=frac{U}{R}]
Материалы с низким удельным сопротивлением считаются проводниками, они эффективно проводят электрический ток. С высоким удельным сопротивлением – диэлектрики, их используют как изоляторы. Промежуточное положение занимают полупроводники.
Пример
Найти силу тока в проводнике длиной 100 мм, сечением 0,5 мм2 изготовленном из меди, если напряжение на его концах 6,8 В.
Решение:
Запишем формулу закона Ома и найдем сопротивление через силу тока : [I=frac{U}{R}]
Для определения силы тока I, нужно определить сопротивление R. С помощью формулы с удельным сопротивлением преобразуем формулу для закона Ома:
[begin{array}{r}
R=rho frac{l}{S} \
I=frac{U S}{rho l}
end{array}]
Подставляем значения в формулу:
[I=frac{6,8 * 0,5}{0,017 * 100}=2 mathrm{~A}]
Значение ρ для меди берется из таблиц.
Ответ: 2А
Построение графика
работы сил сопротивления производится
путем графического интегрирования
графика приведенного момента сил
сопротивления.
Отрезок интегрирования
ОК выбираем равным 50 мм.
После построения графика суммарной
работы сил сопротивления определим
масштаб по следующей формуле:
График суммарной
работы
построим, сложив в каждом положении
ординаты работы движущих сил и сил
сопротивления.
Таблица 1.5
|
A(Mcyм |
Дж |
1489 |
2422 |
2644 |
2555 |
2111 |
655 |
-1722 |
-4778 |
-7222 |
-9178 |
-10600 |
-10644 |
|
А(Мдв) |
Дж |
855 |
1733 |
2633 |
3489 |
4367 |
5255 |
6111 |
7000 |
7889 |
8778 |
9644 |
10644 |
|
Асум |
Дж |
2344 |
4155 |
5277 |
6044 |
6478 |
5910 |
4389 |
2222 |
667 |
-400 |
-956 |
0 |
1.6 Определение работы движущих сил и момента движущих сил
При установившемся
движении суммарная работа за цикл
,
следовательно, работа движущих сил за
цикл по величине равна работе сил
сопротивления:
.
Конечная ордината графика
должна быть равна нулю: это признак
установившегося движения. Из этого
условия, считая момент движущих сил
постоянным , определим сначала работу,
а затем обратным интегрированием
приведенный момент движущих сил.
1.7 Определение приведённых моментов инерции звеньев.
Приведение моментов
инерции осуществили на основе метода
приведения масс.Для определения
приведённого момента инерции каждого
звена механизма составили равенство
кинетических
энергий рассматриваемого звена и звена
модели.
Поршни 3 и 5 совершают
поступательное движение:
.
Шатуны 2 и 4 совершают
плоскопараллельное движение:
.
После алгебраических
преобразований получили:
,
Для
первого звена: Iпр1=const.
Результаты расчетов
приведены в таблице 2.
Масштаб графиков
График суммарного
приведенного момента инерции второй
группы звеньев получаем как графическую
сумму всех составляющих.
Суммарный приведённый
момент инерции нашли по формуле:
Где IпрI,-
приведённый момент инерции первой
группы звеньев,
IпрII—
приведённый момент инерции второй
группы звеньев.
Таблица 1.7
|
I |
кг*м^2 |
0,009 |
0,003 |
0 |
0,003 |
0,009 |
0,011 |
0,009 |
0,003 |
0 |
0,003 |
0,009 |
0,011 |
|
I |
кг*м^2 |
0,371 |
0,549 |
0,631 |
0,474 |
0,324 |
0,28 |
0,324 |
0,474 |
0,631 |
0,549 |
0,371 |
0,28 |
|
I |
кг*м^2 |
0,38 |
0,553 |
0,631 |
0,477 |
0,333 |
0,292 |
0,333 |
0,477 |
0,631 |
0,553 |
0,380 |
0,292 |
|
I |
кг*м^2 |
0,133 |
0,305 |
0,315 |
0,15 |
0,033 |
0 |
0,033 |
0,15 |
0,315 |
0,305 |
0,133 |
0 |
|
I |
кг*м^2 |
0,003 |
0,009 |
0,011 |
0,009 |
0,003 |
0 |
0,003 |
0,009 |
0,011 |
0,009 |
0,003 |
0 |
|
I |
кг*м^2 |
0,246 |
0,169 |
0,140 |
0,169 |
0,246 |
0,315 |
0,305 |
0,202 |
0,14 |
0,202 |
0,305 |
0,315 |
|
I |
кг*м^2 |
0,249 |
0,178 |
0,152 |
0,178 |
0,249 |
0,315 |
0,308 |
0,211 |
0,152 |
0,211 |
0,308 |
0,315 |
|
I |
кг*м^2 |
0,162 |
0,035 |
0 |
0,035 |
0,162 |
0,315 |
0,305 |
0,143 |
0 |
0,143 |
0,305 |
0,315 |
|
I |
кг*м^2 |
1,805 |
2,055 |
2,132 |
1,748 |
1,611 |
1,781 |
1,87233 |
1,921 |
2,132 |
2,228 |
2,066 |
1,781 |
Соседние файлы в папке 136-й курсач
- #
- #
04.03.201482 Кб31Лист 4.cdw
- #
04.03.2014189.96 Кб29Лист1.bak
- #
04.03.2014190.15 Кб30Лист1.cdw
- #
04.03.201430.72 Кб31Лист1.xls
- #
04.03.201496.65 Кб30Лист2.cdw
Работа, проделанная в сопротивление воздуха заключается в смещении или сопротивлении движению объекта. Остановимся подробнее на том, как над объектом совершается работа сопротивлением воздуха.
Работа, совершаемая сопротивлением воздуха, равна сила трения который сопротивляется движению объекта, поскольку он ощущается в направлении, противоположном движению. Сопротивление воздуха в основном отвечает за снижение кинетической энергии объекта; таким образом, совершается работа по увеличению его время полета в воздухе.
Далее мы подробно обсудим работу, совершаемую сопротивлением воздуха, положительную или отрицательную, и как ее вычислить, как она влияет на сопротивление воздуха, влияет ли сопротивление воздуха на силу тяжести и гравитационную силу тел, а также работу за счет сопротивления воздуха при свободном падении.
Какая работа совершается при сопротивлении воздуха?
Сопротивление воздуха – это сила сопротивления, действующая на объект из-за воздуха. Здесь мы более подробно обсудим работу, совершаемую при сопротивлении воздуха.
Работа сопротивления воздуха изменяет скорость тела при прохождении через столб воздуха. Воздух представляет собой текучую среду, состоящую из атомов и молекул. Когда объект протаскивается через эту среду из-за гравитации и кинетической энергии, эти молекулы воздействуют на объект силой, которая сопротивляется скорости объекта.
Работа, совершаемая сопротивлением воздуха, положительна или отрицательна?
Совершенная работа определяет мощность силы сопротивления воздуха, действующую на объект. Давайте обсудим, положительное оно или отрицательное.
Работа, совершаемая сопротивлением воздуха, может быть положительной или отрицательной в зависимости от его скорости и кинетической энергии объекта. Работа, совершаемая над объектом, является следствием его движения, а не объема воздуха. Сила трения о воздух создается частицей истирание.
Влияет ли на работу сопротивление воздуха?
Сопротивление воздуха в основном ощущается всеми объектами, движущимися по воздуху. Обсудим, как сопротивление воздуха влияет на общую работу системы.
На работу влияет сопротивление воздуха, если сила сопротивления воздуха велика и совершенная работа положительна. Работа сопротивления воздуха положительна, если дующий с большой скоростью воздух увлекает тело со своего пути. Сопротивление воздуха приводит к изменению импульса объекта, что влияет на общую работу.
Как рассчитать работу сопротивления воздуха?
Существуют различные параметры, на которые влияет общая работа силы сопротивления воздуха. Научимся рассчитывать работу сил сопротивления воздуха.
Работа, совершаемая сопротивлением воздуха, рассчитывается как произведение силы трения на расстояние, пройденное телом при сопротивлении воздуха, как W = Fd, где F — сила сопротивления воздуха. Это изменение потенциальной энергии объекта, сформулированное как W = ∆E, где ∆E — изменение энергии.
Влияет ли сопротивление воздуха на работу силы тяжести?
Гравитация влияет на сопротивление воздуха. Давайте посмотрим, влияет ли сопротивление воздуха, которое, в свою очередь, на работу силы тяжести или нет, подробно.
Сопротивление воздуха влияет на работу силы тяжести в зависимости от объема и скорости воздуха. Хотя напряженность гравитационного поля постоянна для всех объектов, сопротивление воздуха меняется в зависимости от массы объекта. Объекты, обладающие меньшей гравитационной потенциальной энергией, меньше ощущают силу сопротивления воздуха.
Работа, проделанная сопротивлением воздуха в свободном падении
Объект сразу падает вниз, преобразуя свой потенциал в кинетическую энергию во время свободного падения. Обсудим, как действует сопротивление воздуха на объект при его свободном падении.
Работа сопротивления воздуха при свободном падении равна произведению смещения тела на силу тяжести. Во время свободного падения при максимальной амплитуде объекта гравитационная сила становится равной силе сопротивления воздуха, ощущаемой на объекте, и остается неподвижной в течение нескольких миллисекунд.
Часто задаваемые вопросы
Какова работа сопротивления воздуха, совершаемая волейбольным мячом в воздухе при силе сопротивления воздуха 13 Н на пути 30 м?
Выражение для расчета работы, совершаемой сопротивлением воздуха, имеет вид W= Fd.
Работа, совершаемая на волейбольном мяче сопротивлением воздуха, равна 390 Дж. Принято, что F = 13 Н, а d = 30 м. Отсюда W = 13 Н × 30 м = 390 Дж.
Как зависит сила сопротивления воздуха от площади поверхности тела?
Сопротивление воздуха напрямую зависит от площади поверхности объекта. Сила сопротивления воздуха больше для большой площади поверхности объекта, поскольку она дает больше поверхности для воздействия воздушной силы.
Одинакова ли сила сопротивления воздуха для всех тел?
Сопротивление воздуха не одинаково для всех тел, движущихся в одной и той же среде. Это связано с тем, что площадь поверхности и конфигурация каждого объекта могут различаться, и, следовательно, воздух, оказывающий сопротивление воздуха, различается.
Испытывают ли тяжелые предметы большую силу сопротивления, чем более легкие предметы?
Тяжелые объекты движутся в воздухе быстрее, чем более легкие; следовательно, тяжелые объекты испытывают большую силу сопротивления, чем более легкие объекты.
Может ли сопротивление воздуха для двух тел быть одинаковым?
Сопротивление воздуха для двух объектов может быть одинаковым при условии, что два объекта имеют одинаковую плотность и площадь поверхности.
Заключение
Работа, совершаемая сопротивлением воздуха, отрицательна и может быть положительной, если скорость воздуха против направления движения объекта достаточно высока, чтобы изменить его импульс. Сила сопротивления воздуха зависит от скорости, плотности, массы и гравитации.
Узнайте больше о Потери энергии на сопротивление воздуха.
Узнайте больше о Сопротивление воздуха и гравитация.
Совершённая работа равна изменению энергии, потраченной на совершение работы.
Величину работы можно определить, вычитая из конечного значения энергии начальное значение энергии.
, где A — работа (Дж); E — энергия (Дж).
Работу, как и энергию, измеряют в джоулях (Дж).
Если энергия тела увеличивается, тогда общая совершённая работа является положительной.
Пример:
Когда автомобиль начинает двигаться, его кинетическая энергия увеличивается. Значит, двигатель автомобиля совершает положительную работу.
Если энергия тела уменьшается, тогда общая совершённая работа является отрицательной.
Пример:
Когда автомобиль свободно катится по горизонтальной поверхности, его скорость и кинетическая энергия уменьшаются. Значит, сила сопротивления совершает отрицательную работу.
В физике рассматривают физическую работу, которая связана с перемещением тел.
Если при прямолинейном движении на тело действует неизменная сила, направленная в сторону движения тела, тогда работа, произведённая приложенной силой, равна произведению величины силы на величину проделанного перемещения.
Если к телу приложена сила под вертикальным углом к направлению движения тела, как это показано на рисунке, тогда величина совершённой работы зависит от:
1) величины приложенной силы (F), которая совершает работу;
2) расстояния (l), на которое перемещается тело;
3) угла (α) между направлением действия силы и направлением движения тела.
Работа определяется по формуле: A=F⋅l⋅cosα.
Рис. (1). Под углом
Обрати внимание!
Если сила направлена параллельно направлению перемещения, тогда угол (α = 0), а (косинус) угла (α) равен (1). В этом случае формула упрощается:
A=F⋅l
.
Если проделанный путь является прямолинейным, тогда вместо пути (l) можно использовать перемещение (s).
В этом случае формула для расчёта работы приобретает такой вид:
A=F⋅s
.
На трёх рисунках изображены случаи, когда направление силы и направление движения тела совпадают.
1) Действие силы и направление движения тела направлены горизонтально. Например, автомобиль едет по прямому пути, и сила тяги автомобиля приложена в том же направлении.
Рис. (2). Параллельно
2) Действие силы и направление движения тела направлены под одинаковым углом наклона по отношению к горизонту. Например, автомобиль едет в гору.
Рис.(3). Движение «в гору»
3) Действие силы и направление движения тела направлены вертикально. Например, груз поднимается вверх, и сила упругости троса тоже направлена вверх. В этом случае величину совершённой работы можно рассчитать также по формуле
A=m⋅g⋅h
, где
(m) — масса тела, (g) — ускорение свободного падения,
(h) — высота подъёма тела над поверхностью земли.
Рис. (4). Движение вверх
Обрати внимание!
Если направление действия силы противоположно направлению движения, тогда совершаемая этой силой работа отрицательна.
Работа отрицательна, так как функция (косинус) в интервале значений угла (90° — 180°) является отрицательной.
Таким образом, любая работа, совершённая силой трения или сопротивления, является отрицательной.
Пример:
Когда автомобиль едет с равномерной скоростью по прямой дороге, как это показано на рисунке, работа силы тяги автомобиля является положительной, а работа силы сопротивления равна по величине, но является отрицательной. В результате этого кинетическая и потенциальная энергия автомобиля остаются неизменными.
Если сила направлена прямо противоположно направлению движения, тогда работу вычисляют по формуле:
A=−F⋅l
.
Рис. (5). Автомобиль
Источники:
Рис. 1. Под углом. © ЯКласс.
Рис. 2. Параллельно. © ЯКласс.
Рис. 3. Движение «в гору». © ЯКласс.
Рис. 4. Движение вверх. © ЯКласс.
Рис. 5. Автомобиль. © ЯКласс.
Работа электрического тока, формула
Электрическую энергию можно получать из других видов энергии и преобразовывать в другие виды энергии. Для нее справедлив закон сохранения энергии. В проводнике носители заряда движутся под действием электрического поля, а при переносе заряда совершается работа.
Если:
W — работа электрического тока (Дж = Вт·с),
U — напряжение (В),
I — сила тока (A),
R — сопротивление цепи (Ом),
t — время протекания тока (c),
Q — переносимый током заряд,
То, работа электрического тока:
[ W = UQ ]
,а
[ Q = It ]
то получаем
Работа электрического тока через напряжение и ток
[ W = UIt ]
или используя закон ома:
Работа электрического тока через напряжение и сопротивление
[ W = frac{U^2 t}{R} ]
Работа электрического тока через ток и сопротивление
[ W = I^2 Rt ]
Работа электрического тока, формула
Электрическую энергию можно получать из других видов энергии и преобразовывать в другие виды энергии. Для нее справедлив закон сохранения энергии. В проводнике носители заряда движутся под действием электрического поля, а при переносе заряда совершается работа.
Если:
W — работа электрического тока (Дж = Вт·с),
U — напряжение (В),
I — сила тока (A),
R — сопротивление цепи (Ом),
t — время протекания тока (c),
Q — переносимый током заряд,
То, работа электрического тока:
[ W = UQ ]
,а
[ Q = It ]
то получаем
Работа электрического тока через напряжение и ток
[ W = UIt ]
или используя закон ома:
Работа электрического тока через напряжение и сопротивление
[ W = frac{U^2 t}{R} ]
Работа электрического тока через ток и сопротивление
[ W = I^2 Rt ]
Работа электрического тока |
стр. 614 |
|---|