С помощью рычага совершена полезная работа 80 дж

Годовая контрольная работа по физике 7 класс

№ 1 Физическим телом является:

А) автомобиль; Б) воздух; В) килограмм; Г) плавление;

№ 2 Все вещества состоят из..

А) мельчайших частиц – молекул; Б) разных материалов; В) все по – разному.

№ 3 В теплом помещении диффузия происходит быстрее, так как:

А) уменьшаются промежутки между молекулами; Б) увеличивается скорость движения молекул; В) уменьшается скорость движения молекул; Г) изменяются размеры молекул.

№ 4 Изменение скорости движения тела происходит:

А) само по себе; Б) пока на него действует другое тело;

В) без действия на него другого тела; Г) после действия на него другого тела;

А) хаотическое движение молекул; Б) направленное движение молекул;

В) взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.

№ 6 В каких агрегатных состояниях могут находиться вещества?

А) горячее; Б) холодное; В) жидкое, твёрдое, газообразное.

№ 7 Что характеризует мощность?

А) силу; Б) скорость; В) быстроту выполнения работы.

№ 8 Какую физическую величину определяют по формуле P= F/S ?

А) работу; Б) мощность; В) давление; Г) КПД; Д) энергию;

№ 9 Тело всплывает. Каково соотношение между силой тяжести и архимедовой силой?

№ 10 «Золотое правило» механики гласит:

А) во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии;

Б) во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в работе;

В) во сколько раз выигрываем в работе, во столько раз проигрываем в расстоянии

№ 1 За какое время велосипедист пройдет 250 метров, двигаясь со скоростью 5 м/с?

№ 2 Средняя плотность человеческого тела составляет 1070 кг/м3. Вычислите объем тела человека массой 53,5 кг.

№ 3 Чему равно давление воды на глубине 2 м? Плотность воды 1000 кг/м3.

№ 4 Трактор тянет плуг с силой 3000Н. Какая работа совершается на пути 30 м?

№ 5 С помощью простого механизма совершена полезная работа 40 Дж. Каков полный КПД его, если полная работа составила 80 Дж?

№ 1 Чему равна сила, удерживающая мраморную балку объемом 6 м3 в воде? Плотность воды 1000 кг/м3, плотность мрамора 2700 кг/м3.

№ 2 Какова мощность двигателя крана, если он поднимает бетонную плиту массой 2т на высоту 20м за 20с?

№ 1 Физической величиной является:

А) время; Б) медь; В) вертолет; Г) стол;

№ 2 Все вещества состоят из..

А) все по – разному; Б) разных материалов;

В) мельчайших частиц – молекул

№ 3 Чтобы овощи быстрее просолились, их необходимо залить:

А) холодным раствором соли; Б) горячим раствором соли; В) теплым раствором соли;

Г) время засолки не зависит от температуры раствора;

№ 4 Плотность – это физическая величина, которая равна…

А) отношению массы к объёму; Б) отношению объёма к массе;

№ 5 На чертеже силу изображают…

А) в виде отрезка; Б) в виде кривой линии; В) В виде отрезка прямой, со стрелкой на конце. Начало отрезка – точка приложения силы.

№ 6 Какая из перечисленных ниже физических величин выражается в паскалях (Па)?

А) мощность; Б) давление; В) сила; Г) энергия; Д) работа;

№ 7 Какая из перечисленных ниже единиц принята за единицу мощности?

А) Паскаль; Б) Килограмм; В) Джоуль; Г) Ватт; Д) Ньютон;

№ 8 Применяя для поднятия груза рычаг, проигрывают в пути в пять раз. Во сколько раз выигрывают в силе?

А) в пять раз; Б) в десять раз; В) не выигрывают в силе.

№ 9 Тело находится в равновесии внутри жидкости. Какое соотношение между силой тяжести и архимедовой силой?

А) FA = Fm=0 Б) FA FA Г) Fm = FA = 0

№ 10 «Золотое правило» механики гласит:

А) во сколько раз выигрываем в работе, во столько раз проигрываем в расстоянии;

Б) во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в работе;

В) во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии.

№ 1 Атомный ледокол «Ленин» за 1 час проходит 36 км. Вычислить скорость ледокола.

№ 2 Определите массу стальной детали объемом 120 см3. Плотность стали 7,8 г/см3.

№ 3 Чему равна архимедова сила, действующая на тело объемом 2 м3, находящемся в жидкости, плотностью 1000 кг/м3?

№ 4 Какова мощность двигателя, совершающего работу 240 Дж за 120 с?

№ 5 С помощью рычага совершена полезная работа 80 Дж. Определите КПД рычага,

если полная работа составила 100 Дж.

№ 1 Имеется футбольная камера, соединенная с вертикально расположенной стеклянной трубкой. В камере и трубке находится вода. На камеру положена дощечка, площадью 0.005м3. На дощечке гиря, давящая на нее с силой 50Н. На какую высоту поднимется вода в трубке? Плотность воды 1000 кг/м3.

№ 2 Рабочий двигает ящик, массой 50 кг. Чему равна совершаемая им работа на пути 3м?

Вес каждого задания при подсчете результата: часть А – 1 балл, часть В – 2 балла, часть С – 3 балла. Максимальное количество баллов за работу -26.

8 и ниже баллов — отметка «2»;

от 9 до 14 баллов — отметка «3»;

от 15 до 20 баллов — отметка «4»;

от 21 до 26 баллов — отметка «5».

t = S/υ – 1 балл ; t = 50с — 1 балл

p = F/ S — 0,5 балла F/ S = g ρ h – 0,5 балла ;

F = m g – 0,5 балла А = m g S – 1 балл;

ВНИМАНИЮ УЧИТЕЛЕЙ: хотите организовать и вести кружок по ментальной арифметике в своей школе? Спрос на данную методику постоянно растёт, а Вам для её освоения достаточно будет пройти один курс повышения квалификации (72 часа) прямо в Вашем личном кабинете на сайте «Инфоурок».

Пройдя курс Вы получите:
— Удостоверение о повышении квалификации;
— Подробный план уроков (150 стр.);
— Задачник для обучающихся (83 стр.);
— Вводную тетрадь «Знакомство со счетами и правилами»;
— БЕСПЛАТНЫЙ доступ к CRM-системе, Личному кабинету для проведения занятий;
— Возможность дополнительного источника дохода (до 60.000 руб. в месяц)!

Пройдите дистанционный курс «Ментальная арифметика» на проекте «Инфоурок»!

Вам будут интересны эти курсы:

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

источник

ФИ____________________
Класс_________________
Дата проведения__________________
Годовая контрольная работа по физике 7 класс
Вариант 1
Часть А
1. Физическим телом является:
А) автомобиль; Б) воздух; В) килограмм; Г) плавление;
2. Все вещества состоят из..
А) мельчайших частиц – молекул; Б) разных материалов; В) все по – разному.
3. В теплом помещении диффузия происходит быстрее, так как:
А) уменьшаются промежутки между молекулами; Б) увеличивается скорость движения молекул; В)
уменьшается скорость движения молекул; Г) изменяются размеры молекул.
4. Изменение скорости движения тела происходит:
А) само по себе; Б) пока на него действует другое тело;
В) без действия на него другого тела; Г) после действия на него другого тела;
5. Диффузия – это…
А) хаотическое движение молекул; Б) направленное движение молекул;
В) взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.
6. В каких агрегатных состояниях могут находиться вещества?
А) горячее; Б) холодное; В) жидкое, твёрдое, газообразное.
7. Что характеризует мощность?
А) силу; Б) скорость; В) быстроту выполнения работы.
8. Какую физическую величину определяют по формуле P= F/S ?
А) работу; Б) мощность; В) давление; Г) КПД; Д) энергию;
9. Тело всплывает. Каково соотношение между силой тяжести и архимедовой силой?
А) Fm = FA = 0 Б) Fm FA
10. «Золотое правило» механики гласит:
А) во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии;
Б) во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в работе;
В) во сколько раз выигрываем в работе, во столько раз проигрываем в расстоянии
Часть В
1. За какое время велосипедист пройдет 250 метров, двигаясь со скоростью 5 м/с?
2. Средняя плотность человеческого тела составляет 1070 кг/м3. Вычислите объем тела человека массой
53,5 кг.

3. Чему равно давление воды на глубине 2 м? Плотность воды 1000 кг/м3.
4. Трактор тянет плуг с силой 3000Н. Какая работа совершается на пути 30 м?
5. С помощью простого механизма совершена полезная работа 40 Дж. Каков полный КПД его, если
полная работа составила 80 Дж?
Часть С
1. Чему равна сила, удерживающая мраморную балку объемом 6 м3 в воде? Плотность воды 1000 кг/м3,
плотность мрамора 2700 кг/м3.
2. Какова мощность двигателя крана, если он поднимает бетонную плиту массой 2т на высоту 20м за
20с?

ФИ____________________
Класс_________________
Дата проведения__________________
Годовая контрольная работа по физике 7 класс
Вариант 2
Часть А
1. Физической величиной является:
А) время; Б) медь; В) вертолет; Г) стол;
2. Все вещества состоят из..
А) все по – разному; Б) разных материалов;
В) мельчайших частиц – молекул
3. Чтобы овощи быстрее просолились, их необходимо залить:
А) холодным раствором соли; Б) горячим раствором соли; В) теплым раствором соли;
Г) время засолки не зависит от температуры раствора;
4. Плотность – это физическая величина, которая равна…
А) отношению массы к объёму; Б) отношению объёма к массе;
В) сумме массы и объёма.
5. На чертеже силу изображают…
А) в виде отрезка; Б) в виде кривой линии; В) В виде отрезка прямой, со стрелкой на конце. Начало
отрезка – точка приложения силы.
6. Какая из перечисленных ниже физических величин выражается в паскалях (Па)?
А) мощность; Б) давление; В) сила; Г) энергия; Д) работа;
7. Какая из перечисленных ниже единиц принята за единицу мощности?
А) Паскаль; Б) Килограмм; В) Джоуль; Г) Ватт; Д) Ньютон;
8. Применяя для поднятия груза рычаг, проигрывают в пути в пять раз. Во сколько раз
выигрывают в силе?
А) в пять раз; Б) в десять раз; В) не выигрывают в силе.
9. Тело находится в равновесии внутри жидкости. Какое соотношение между силой тяжести и
архимедовой силой?
А) FA = Fm=0 Б) FA FA Г) Fm = FA = 0
10. «Золотое правило» механики гласит:
А) во сколько раз выигрываем в работе, во столько раз проигрываем в расстоянии;
Б) во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в работе;
В) во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии.

Часть В
1. Атомный ледокол «Ленин» за 1 час проходит 36 км. Вычислить скорость ледокола.
2. Определите массу стальной детали объемом 120 см3. Плотность стали 7,8 г/см3.
3. Чему равна архимедова сила, действующая на тело объемом 2 м3, находящемся в жидкости,
плотностью 1000 кг/м3?
4. Какова мощность двигателя, совершающего работу 240 Дж за 120 с?
5. С помощью рычага совершена полезная работа 80 Дж. Определите КПД рычага, если полная работа
составила 100 Дж.
Часть С
1. Имеется футбольная камера, соединенная с вертикально расположенной стеклянной трубкой. В
камере и трубке находится вода. На камеру положена дощечка, площадью 0.005м3. На дощечке гиря,
давящая на нее с силой 50Н. На какую высоту поднимется вода в трубке? Плотность воды 1000 кг/м3.
2. Рабочий двигает ящик, массой 50 кг. Чему равна совершаемая им работа на пути 3м?

Вес каждого задания при подсчете результата: часть А – 1 балл, часть В – 2 балла, часть С – 3 балла.
Максимальное количество баллов за работу ­26.
Рекомендуемые отметки:
8 и ниже баллов ­ отметка «2»;
от 9 до 14 баллов ­ отметка «3»;
от 15 до 20 баллов ­ отметка «4»;
от 21 до 26 баллов ­ отметка «5».

Ответы :
ВАРИАНТ 1
Часть А
А
А
Б
Г
В
В
В
В
Б
А
Часть В
t = S/υ – 1 балл; t = 50с ­ 1 балл
v = m / ρ ; v = 0.05 м3
p = g ρ h ; p = 20 кПа
А = F S ; А = 90кДж
КПД = Ап / Аз ; КПД = 0.5
Часть С
F = Fт – FА ­ 0,5 балла
Fт = m g – 0,5 балла
FА = g жρ vт ­ 0,5 балла
F = g vт ( тρ ­ ж) ­ 0,5 балла
F = 102 кН ­ 1 балл
N = A/ t ­ 0,5 балла
А = F S ­ 0,5 балла
F = m g ­ 0,5 балла
N = m g S / t ­ 0,5 балла
N = 20 кВт ­ 1 балл

Б
А
В
Б
Г
А
Г
В
Часть В
t =1ч =3600с; υ =36 км=36000м
υ = S/ t; υ = 10 м/с
m = ρ v; m = 936 кг
FА = g ρ h; FА = 20кН
N = А/ t; N = 2 Вт
КПД = Ап/Аз; КПД = 0,8
Часть С
p = g ρ h­ 0,5 балла;
p = F/ S ­ 0,5 балла F/ S = g ρ h – 0,5 балла;
h = F/ g ρ S ­ 0,5 балла
h = 1 м ­ 1 балл
А = F S – 0,5 балла;
F = m g – 0,5 балла А = m g S – 1 балл;
А = 1500 Дж – 1 балл

источник

ИТОГОВЫЙ МОНИТОРИНГ – ТЕСТ УРОВНЯ ОБУЧЕННОСТИ УЧАЩИХСЯ 7-х КЛАССОВ
ПО ФИЗИКЕ.

ВАРИАНТ 1
ЧАСТЬ А
1.Физическим телом является:
а) автомобиль; б) воздух; в) килограмм; г) плавление;
2. Чем отличаются молекулы железа в твердом и жидком состоянии:
а) количеством атомов; б) формой; в) размером;
г) молекулы одного и того же вещества в жидком и твердом состоянии одинаковы;
3.В каком состоянии может находиться сталь?
а) только в твердом; б)только в жидком; в) только в газообразном; г) во всех трех состояниях;
4.На рисунке №1 показана мензурка с жидкостью, а справа – мензурка с тем же количеством жидкости и погруженным в нее телом. Чему равен объем тела?
а) 280 мл;
б)140 мл;
в)160мл;
г) 120 мл;
5.В теплом помещении диффузия происходит быстрее, так как:
а) уменьшаются промежутки между молекулами;
б) увеличивается скорость движения молекул;
в) уменьшается скорость движения молекул;
г) изменяются размеры молекул.
6.Изменение скорости движения тела происходит:
а) само по себе; б) пока на него действует другое тело;
в) без действия на него другого тела; г) после действия на него другого тела;
7. Из чугуна, фарфора, латуни и мрамора изготовлены вазы одинаковой массы.
Какая ваза имеет наибольший объем?
а) чугунная; б) фарфоровая; в) латунная; г) мраморная;
8.Какую физическую величину определяют по формуле P= F/S ?
а) работу; б) мощность; в) давление; г) КПД; д) энергию;
9. Какая из перечисленных ниже физических величин выражается в паскалях (Па) ?
а) мощность; б) давление; в) сила; г) энергия; д) работа;

10.В каком состоянии вещество передает давление только по направлению действия силы?
а) только в твердом; б) только в жидком; в) только в газообразном;
г) в жидком и газообразном; д) среди ответов а – г нет правильного;
11. Тело всплывает. Каково соотношение между силой тяжести и архимедовой силой?
а) Fm = FA = 0 б) Fm FA
12. Каково направление архимедовой силы, действующей на плывущий корабль?
а) против направления движения корабля;
б) по направлению движения корабля;
в) архимедова сила равна 0;
г) по направлению силы тяжести:
д) противоположно силе тяжести;
13. Какая из перечисленных ниже единиц принята за единицу мощности?
а) Паскаль; б) Килограмм; в) Джоуль; г) Ватт; д) Ньютон;
14.Какой простой механизм изображен на рисунке 2.
а) рычаг; б)Наклонная плоскость;
в) Неподвижный блок; в) подвижный блок;
15.Какой отрезок на схеме (рис.3) изображает плечо силы F2 ?
а) ОА; б) СВ; в) ОС; г) ОВ;
ЧАСТЬ Б
1. За какое время велосипедист пройдет 250 метров, двигаясь со скоростью 5 м/с?
2.Средняя плотность человеческого тела составляет 1070 кг/м3.
Вычислите объем тела человека массой 53,5 кг.
3.Чему равно давление воды на глубине 2 м? Плотность воды 1000 кг/м3.
4.Трактор тянет плуг с силой 3000Н. Какая работа
совершается на пути 30 м?

5.С помощью простого механизма совершена полезная работа 40 Дж.
Каков полный КПД его, если полная работа составила 80 Дж?
ЧАСТЬ С
1.По графику пути (рис. №4) равномерного движения определите скорость тела.
2. Чему равна сила, удерживающая мраморную балку объемом 6 м3 в воде?
Плотность воды 1000 кг/м3, плотность мрамора 2700 кг/м3.
3. Какова мощность двигателя крана, если он поднимает бетонную плиту массой 2т на высоту 20м за 20с?

ИТОГОВЫЙ МОНИТОРИНГ – ТЕСТ УРОВНЯ ОБУЧЕННОСТИ УЧАЩИХСЯ 7-х КЛАССОВ
ПО ФИЗИКЕ.

ВАРИАНТ — 2
ЧАСТЬ А
1.Физической величиной является:
а) время; б) медь; в) вертолет; г) стол;
2.Чем отличаются друг от друга молекулы льда и воды?
а) количеством атомов; б) формой; в) размером;
г) Молекулы одного и того же вещества в жидком и твердом состояниях одинаковы;
3.Диффузия в твердом теле будет протекать быстрее, если тело:
а) нагреть; б) остудить; в)сначала остудить, потом нагреть; г)сначала нагреть, а затем остудить;
4.Чему равен объем тела, погруженного в жидкость (см. рис 1.)
а) 12 мл;
б) 13 мл;
в) 15 мл;
г) 14 мл;
5. Чтобы овощи быстрее просолились, их необходимо залить:
а) холодным раствором соли; б) горячим раствором соли;
в) теплым раствором соли; г) время засолки не зависит от температуры раствора;
6.Если на тело не действуют другие тела, то оно:
а) находится в покое; б) движется; в) движется с изменяющейся скоростью;
г) находится в покое или движется равномерно и прямолинейно;
7.Из чугуна, фарфора, латуни и мрамора изготовлены вазы одинаковой массы.
Какая из них имеет наименьший объем?
а) чугунная; б) фарфоровая; в) латунная; г) мраморная;
8.Какая из физических величин равна отношению силы, действующей перпендикулярно к поверхности, к площади этой поверхности?
а) потенциальная энергия; б) работа; в) мощность; г) давления; д) КПД;
9. Прямоугольную коробку, одна из сторон которой затянута резиновой пленкой,
устанавливают в жидкости на одной и той же глубине:
пленкой вверх
пленкой в бок
пленкой вниз
В каком случае жидкость оказывает на пленку наименьшее давление?
а) в первом; б) во втором; в) в третьем; г) во всех случаях одинаковое;
10.Тело находится в равновесии внутри жидкости. какое соотношение между силой тяжести и архимедовой силой?
а) FA = Fm=0 б) FA FA г) Fm = FA = 0
11.Какое направление архимедовой силы, действующей на подводную лодку, плывущую под водой горизонтально ?
а) вверх б) вниз в) архимедова сила равна нулю г) по направлению движения лодки
12.Какую физическую величину определяют по формуле N = A/t ?
а) работу; б) мощность; в) давление; г) энергию;
13.Какая из перечисленных ниже единиц принята за единицу работы?
а) Па; б) кг; в) Дж; г)Вт д) Н
14.Какой простой механизм изображен на рис.2?
а) рычаг; б) наклонная плоскость; в) неподвижный блок
г) подвижный блок
15. «Золотое правило» механики гласит:
а)во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии;
б) во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в работе;
в) во сколько раз выигрываем в работе, во столько раз проигрываем в расстоянии
ЧАСТЬ Б
1.Атомный ледокол «Ленин» за 1 час проходит 36 км. Вычислить скорость ледокола.
2.Определите массу стальной детали объемом 120 см3. Плотность стали 7,8 г/см3.
3.Чему равна архимедова сила, действующая на тело объемом 2 м3, находящемся в жидкости, плотностью 1000 кг/м3?
4.Какова мощность двигателя, совершающего работу 240 Дж за 120 с?
5.С помощью рычага совершена полезная работа 80 Дж. Определите КПД рычага,
если полная работа составила 100 Дж.
ЧАСТЬ С
1.По графику (рис 3) пути равномерного движения определите скорость тела.
2.На рис.4 изображена футбольная камера, соединенная с вертикально расположенной стеклянной трубкой. В камере и трубке находится вода. На камеру положена дощечка, площадью 0.005м3. На дощечке гиря, давящая на нее с силой 50Н. На какую высоту поднимется вода в трубке? Плотность воды 1000 кг/м3.
3.Рабочий двигает ящик, массой 50 кг. Чему равна совершаемая им работа на пути 3м?

НАЧИСЛЕНИЕ БАЛЛОВ
ЧАСТЬ А — КАЖДОЕ ЗАДАНИЕ – 1 балл
ЧАСТЬ Б – КАЖДОЕ ЗАДАНИЕ — 3 балла
ЧАСТЬ С – КАЖДОЕ ЗАДАНИЕ – 5 баллов
КРИТЕРИИ ОЦЕНОК
12 — 17 баллов — оценка 3
18 — 23 балла — оценка 4
свыше 24 баллов – оценка 5
проверка
1 ВАРИАНТ 2 ВАРИАНТ
часть А часть А
1-а 1-а
2-г 2-г
3-г 3-а
4-г 4-в
5-б 5-б
6-г 6-г
7-б 7-в
8-в 8-г
9-б 9-г
10-а 10-г
11-б 11-а
12-д 12-б
13-г 13-в
14-а 14-а
15-в 15-а
ВАРИАНТ 1 ЧАСТЬ Б
задача 1. . t = S / υ – 2 балла ; t = 50с — 1 балл
задача 2 v = m / ρ ; v = 0.05 м3
задача 3 p = g ρ h ; p = 20 кПа
задача 4 А = F S ; А = 90кДж
задача 5 КПД = Ап / Аз ; КПД = 0.5
ВАРИАНТ 1 ЧАСТЬ С
задача 1. по графику S = 30 м — 1 балл
t = 6 с — 1 балл
υ = S / t — 2 балла
υ= 5 м/с — 1 балл
задача 2
F = Fт – FА — 1 балл
Fт = m g – 1 балл
FА = g ρж vт — 1балл
F = g vт (ρт — ρж) — 1 балл
F = 102 кН — 1 балл
задача 3
N = A/ t — 1 балл
А = F S — 1 балл
F = m g — 1 балл
N = m g S / t — 1 балл
N = 20 кВт — 1 балл

вариант 2 часть Б
задача 1. t = 1 ч = 3600с; υ = 36 км = 36000м – 1 балл
υ = S/ t – 1 балл;
υ = 10 м/с – 1 балл
задача 2. m = ρ v – 2 балла; m = 936 кг- 1 балл
задача 3. FА = g ρ h – 2 балла; FА = 20кН – 1 балл
задача 4. N = А/ t – 2 балла; N = 2 Вт – 1 балл
задача 5. КПД = Ап/Аз – 2 балла; КПД = 0,8 – 1 балл
вариант 2 часть С
задача 1. по графику S = 25 м – 1 балл;
t = 5с – 1 балл;
υ = S/ t – 2 балла;
υ = 5 м/с – 1 балл;
задача 2. p = g ρ h- 1 балл;
p = F/ S — 1 балл;
F/ S = g ρ h – 1 балл;
h = F/ g ρ S — 1 балл;
h = 1 м — 1 балл
задача 3. А = F S – 1 балл;
F = m g – 1 балл;
А = m g S – 2 балла;
А = 1500 Дж – 1 балл

источник

Письмо с инструкцией по восстановлению пароля
будет отправлено на вашу почту

В этом уроке мы рассмотрим решение задач на расчет механической работы и мощности, коэффициент полезного действия простых механизмов.

Для решения задач нужно знать формулы:

· Механическая работа равна произведению модуля силы на пройденный путь: A = F · s. Мощность равна отношению работы ко времени ее выполнения: N = A / t.

· Потенциальная энергия тела, поднятого над землей, вычисляется по формуле:

· Кинетическая энергия – это энергия движения тела, зависит от скорости движения и массы тела: Ек = m υ2/2.

· Коэффициент полезного действия равен отношению полезной работы ко всей полной совершенной работе: η = Апоез/ Аполн.

· Простые механизмы, используемые для выполнения работы, позволяют получить выигрыш в силе, например, подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза: Pгруза = 2 · Fприл, но при этом проигрываем в пути также в 2 раза.

С помощью рычага груз массой 100 кг был поднят равномерно на высоту 80 см. При этом длинное плечо рычага, к которому приложена сила 600 Н, опустилось на 2 м. Определите коэффициент полезного действия рычага.

Запишем условие задачи: масса груза m = 100 кг, сила F = 600 Н, путь, пройденный грузом s1 = h = 80 см = 0,8 м, путь, пройденный длинным плечом рычага s2 = 2 м. Найти кпд η.

Решение: Чтобы найти кпд, определим полезную и полную работу. Полезная работа – это работа по поднятию груза весом mgна 80 см: Аполез = P · s1 = mgh = 100 кг · 10Н/кг · 0,8 м = 800 Дж. Полная работа – это работа, совершенная силой, приложенной к длинному плечу рычага, Аполн = F · s2 = 600 Н · 2 м = 1200 Дж.

Тогда кпд механизма равен: η = Аполез/ Аполн = 800 Дж / 1200 Дж = 0, 67 = 67%

Какая сила потребуется для равномерного поднятия груза массой 200 кг по наклонной плоскости, имеющей кпд 60%? Высота наклонной плоскости –1,5 м, длина – 10 м.

Запишем условие задачи: масса m = 200 кг, высота наклонной плоскости h= 1,5 м, длина l = 10 м, кпд установки η = 60% = 0,6 в системе СИ. Найти приложенную силу F.

Решение: При помощи наклонной плоскости поднимают груз, то есть совершают работу. Полезная работа равна произведению веса груза mg на высоту h. Полная работа совершается приложенной силой на пути, равном длине наклонной плоскости: Аполн = F · s2 = F · l.

Подставим записанные формулы в формулу коэффициента полезного действия и выразим неизвестную величину – приложенную силу: F равно mgh делим на кпд и l. Вычислим, подставив числовые значения известных величин. Ответ: для подъема груза требуется сила 500 Н.

Водяной насос подает 300 л воды в минуту на высоту 20 м. Определить мощность двигателя насоса, если его кпд равен 80%.

Запишем условие задачи: объем воды V = 300 л = 0,3 м3, время работы t = 1 мин = 60 с, путь, пройденный водой, равен высоте s1 = h = 20 м, плотность воды ρ = 1000 кг/м3, кпд насоса η = 80% = 0,8. Найти мощность двигателя N.

Решение: При помощи насоса совершают работу по поднятию воды. Полезная работа равна произведению веса воды на высоту: Аполез = P · s1 = mgh, массу воды найдем по формуле плотности m = ρ · V = 1000 кг/м3 · 0,3 м3 = 300 кг. Тогда полезная работа составит 60 000 Дж.

Полную работу, совершенную двигателем насоса, можно найти по формуле мощности: Аполн = N · t. Подставим в формулу кпд формулу полной работы и выразим неизвестную мощность: N= Аполез/ кпд и время. Вычислим. Ответ: мощность двигателя насоса 1250 Вт.

Итак, при решении задач на расчет коэффициента полезного действия нужно правильно определить, что является полезной работой и что является полной работой. Для этого можно поставить вопрос: с какой целью применяют тот или иной механизм? Ответ на него позволяет определить полезную работу. Полной работой является работа, совершенная самим механизмом.

Коэффициент полезного действия – это величина, показывающая долю полезной работы от всей полной совершенной работы. КПД выражают в процентах. При решении задач на расчет коэффициента полезного действия нужно определить полезную работу и полную совершенную работу. КПД механизмов всегда меньше 100%.

источник

1. Какая физическая величина равна произведению мощности на время?

А. Потенциальная энергия. Б.Работа. В.Мощность. Г. Давление

2. Какую физическую величину определяют по формуле p = ?

А. Работу. Б. Мощность. В. Давление. Г.Энергию

3. Какая из перечисленных ниже единиц принята за единицу мощности?

А. Паскаль. Б.Джоуль. В. Ватт. Г.Ньютон

4. Какую величину выражают в паскалях?

А. Мощность. Б. Давление. В. Силу. Г. Работу

5. Трактор тянет плуг с силой 2000 Н. Какая работа совершается на пути 50 м?

А. 100 Дж. Б.0.01 Дж. В. 100000 Дж. Г. 2050 Дж

6. Какова мощность двигателя, совершающего работу 60 Дж за 5 с?

А. 12 Вт. Б.300 Вт. В. 5 Вт. Г.600 Вт

7. Какую работу совершает двигатель мощностью 200 Вт за 100 с?

А. 2 Дж. Б.200 Дж. В. 20000 Дж. Г. 100 Дж

8. С помощью простого механизма совершена полезная работа 80 Дж. Каков КПД его, если полная работа составила 160 Дж?

9. Рассчитайте давление, производимое на снег человеком, если его вес 500 Н, а площадь подошв его обуви 0,05 м².

А. 0.001 Па. Б.1 Па. В. 10 000 Па. Г.25 Па

10.Чему примерно равно давление воды на глубине 4 м? Плотность воды 1000 кг/³.

А. 4000 Па. Б. 40 000 Па. В. 400 Па. Г. 0.04 Па.

11. В каком состоянии вещество передаёт давление только по направлению действия силы?

А. Только в твёрдом. Б. Только в жидком. В. Только в газообразном. Г. В жидком и газообразном.

12. Чему примерно равна архимедова сила, действующая в газе на тело объёмом 8 м³? Плотность газа 1,3 кг/м³.

А. 9,3 Н. Б. 104 Н. В. 6 Н. Г. 1, 3 Н.

13. Площадь большого поршня гидравлического пресса 1000 см², малого — 4 см². Какая сила действует на больший поршень, если малый испытывает действие силы 200 Н? Трение не учитывать.

А. 50 000 Н. Б. 200 Н. В. 100 000 Н. Г. 400 н.

14. Тело всплывает. Каково соотношение между силой тяжести и архимедовой силой?

А . F a= F т= 0. Б . F т В . F т= F a. Г. F т > F a .

15. Наклонная плоскость даёт выигрыш в силе в 2 раза. Даёт ли она выигрыш в работе при отсутствии силы трения?

А. Даёт выигрыш в 2 раза. Б. Даёт выигрыш в 4 раза. В. Даёт проигрыш в 2 раза. Г. Даёт проигрыш в 4 раза. Д. Не лаёт ни выигрыша, ни проигрыша.

16.Какую работу нужно совершить, чтобы переместить груз массой 10 кг на расстояние 2 м по совершенно гладкой горизонтальной поверхности?

А. 0. Б. 5 Дж. В. 20 Дж. Г. 200 Дж.

17. Каково направление архимедовой силы, действующей на плывущий корабль?

А.Против направления движения корабля. Б. По направлению движения корабля. В. Архимедова сила равна нулю. Г. По направлению силы тяжести. Д. Противоположно силе тяжести.

18. Резиновый шар надули воздухом и завязали. Как изменится объём шара и давление внутри его при повышении атмосферного давления?

А.Объём и давление не изменится. Б. Объём и давление уменьшится. В. Объём уменьшится, давление увеличится. Г. Объём уменьшится, давление не изменится. Д. Объём не изменится, давление увеличится.

1. Какую физическую величину определяют по формуле N = A / t ?

А. работу. Б.Мощность. В. Давление. Г. Энергию.

2. Какая физическая величина равна отношению силы, действующей перпендикулярно к поверхности. К площади этой поверхности?

А. Потенциальная энергия. Б. Работа. В. Мощность. Г. Давление.

3. Какая из перечисленных ниже единиц принята за единицу работы?

А. Паскаль. Б. Килограмм. В. Джоуль. Г. Ватт. Д. Ньютон.

4. Рабочий двигает ящик с силой 500 Н. Ч ему равна совершаемая им работа на пути 2 м?

А. 250 Дж. Б. 1000 Дж. В. 0,004 Дж. Г. 50 Дж.

5. Какую работу совершает двигатель мощностью 600 Вт за 300 с?

А. 180 000 Дж. Б.3000 Дж. В. 600 Дж. Г. 120 Дж. Д.2 Дж.

6. Какова мощность двигателя, совершающего работу 360 Дж за 120 с?

А. 2 Вт. Б.120 Вт. В. 360 Вт. Г. 480 Дж.

7. Какую величину выражают в джоулях?

А. Мощность. Б. Давление. В. Работу. Г. Силу.

8. С помощью рычага совершена полезная работа 80 Дж. Определите КПД рычага, если полная работа составила 100 Дж.

А. 180 %. Б.125 %. В. 100 %. Г. 80 %. Д. 20 %.

9. Рассчитайте давление, производимое на снег человеком, если его сила тяжести 500 Н, а площадь двух лыж равна 0,5 м².

А. 250 Па. Б. 1000 Па. В. 10 Па. Г. 0,001 Па.

10. Чему примерно равно давление жидкости на глубине 4 м? Плотность жидкости 800 кг/м³.

А.3200 Па. Б. 32 000 Па. В. 200 Па. Г.2000 Па.

11. Чему примерно равна архимедова сила, действующая на тело объёмом 2 м³, находящееся в жидкости плотностью 1030 кг/м³?

А. 2 Н. Б. 20 600 Н. В. 2060 Н. Г. 1030 Н.

12. На большой поршень гидравлического процесса действует сила 2000 Н. Какая сила действует на малый поршень этого пресса, если его площадь 2 см²? площадь большого поршня составляет 400 см².

А. 400 000 Н. Б. 2000 Н. В. 10 Н. Г. 5 Н. Д. 1000 Н.

13. Тело находится в равновесии внутри жидкости. Каково соотношение между силой тяжести и архимедовой силой?

А . F a= F т= 0. Б . F т В . F т= F a. Г . F т > F a.

14. Неподвижный блок не даёт выигрыша в силе. Даёт ли он выигрыш в работе?

А. Не даёт ни выигрыша, ни проигрыша. Б. Даёт выигрыш в 2 раза. В. Даёт выигрыш в 4 раза. Г. Даёт проигрыш в 2 раза. Д. Даёт проигрыш в 4 раза.

15. Два ученика тянут верёвку в противоположные стороны с силой 200 Н каждый и не могут сдвинуть друг друга с места. Какую работу совершают оба ученика, если длина верёвки 10 м?

А. 4000 Дж. Б. 2000 Дж. В. 40 Дж. Г. 20 Дж.

16. Чему равна масса воды, вытесняемой подводной частью судна?

А. Равна массе груза. Б. Равна массе судна без груза. В. Равна массе судна с грузом. Г. Больше массы судна с грузом. Д. Меньше массы судна с грузом.

17. Каково направление архимедовой силы, действующей на подводную лодку, плывущую горизонтально под водой?

А. Вверх. Б. Вниз. В. Архимедова сила равна нулю. Г. По направлению движения лодки. Д. Против направления движения лодки

18. Резиновый шар надули воздухом и завязали. Как изменится объём шара и давление внутри его при понижении атмосферного давления?

А.Объём и давление не изменится. Б. Объём увеличится, давление уменьшится. В. Объём уменьшится, давление увеличится. Г. Объём уменьшится, давление не изменится. Д. Объём не изменится, давление увеличится.

источник

В обыденной жизни под понятием «работа» мы понимаем всё.

В физике понятие работа несколько иное. Это определенная физическая величина, а значит, ее можно измерить. В физике изучается прежде всего механическая работа.

Рассмотрим примеры механической работы.

Поезд движется под действием силы тяги электровоза, при этом совершается механическая работа. При выстреле из ружья сила давления пороховых газов совершает работу — перемещает пулю вдоль ствола, скорость пули при этом увеличивается.

Из этих примеров видно, что механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы. Механическая работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело (например, сила трения), уменьшает скорость его движения.

Желая передвинуть шкаф, мы с силой на него надавливаем, но если он при этом в движение не приходит, то механической работы мы не совершаем. Можно представить себе случай, когда тело движется без участия сил (по инерции), в этом случае механическая работа также не совершается.

Итак, механическая работа совершается, только когда на тело действует сила, и оно движется.

Нетрудно понять, что чем большая сила действует на тело и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.

Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути.

Поэтому, условились измерять механическую работу произведением силы на путь, пройденный по этому направлению этой силы:

где А — работа, F — сила и s — пройденный путь.

За единицу работы принимается работа, совершаемая силой в 1Н, на пути, равном 1 м.

Единица работы — джоуль (Дж) названа в честь английского ученого Джоуля. Таким образом,

Используется также килоджоули (кДж) .

Формула А = Fs применима в том случае, когда сила F постоянна и совпадает с направлением движения тела.

Если направление силы совпадает с направлением движения тела, то данная сила совершает положительную работу.

Если же движение тела происходит в направлении, противоположном направлению приложенной силы, например, силы трения скольжения, то данная сила совершает отрицательную работу.

Если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения, то эта сила работы не совершает, работа равна нулю:

В дальнейшем, говоря о механической работе, мы будем кратко называть ее одним словом — работа.

Пример. Вычислите работу, совершаемую при подъеме гранитной плиты объемом 0,5 м3 на высоту 20 м. Плотность гранита 2500 кг/м 3 .

Запишем условие задачи, и решим ее.

где F -сила, которую нужно приложить, чтобы равномерно поднимать плиту вверх. Эта сила по модулю равна силе тяж Fтяж, действующей на плиту, т. е. F = Fтяж. А силу тяжести можно определить по массе плиты: Fтяж = gm. Массу плиты вычислим, зная ее объем и плотность гранита: m = ρV; s = h, т. е. путь равен высоте подъема.

Итак, m = 2500 кг/м3 · 0,5 м3 = 1250 кг.

F = 9,8 Н/кг · 1250 кг ≈ 12 250 Н.

A = 12 250 Н · 20 м = 245 000 Дж = 245 кДж.

На совершение одной и той же работы различным двигателям требуется разное время. Например, подъемный кран на стройке за несколько минут поднимает на верхний этаж здания сотни кирпичей. Если бы эти кирпичи перетаскивал рабочий, то ему для этого потребовалось бы несколько часов. Другой пример. Гектар земли лошадь может вспахать за 10-12 ч, трактор же с многолемешным плугом (лемех — часть плуга, подрезающая пласт земли снизу и передающая его на отвал; многолемешный — много лемехов), эту работу выполнит на 40-50 мин.

Ясно, что подъемный кран ту же работу совершает быстрее, чем рабочий, а трактор — быстрее чем лошадь. Быстроту выполнения работы характеризуют особой величиной, называемой мощностью.

Мощность равна отношению работы ко времени, за которое она была совершена.

Чтобы вычислить мощность, надо работу разделить на время, в течение которого совершена эта работа. мощность = работа/время.

где N — мощность, A — работа, t — время выполненной работы.

Мощность — величина постоянная, когда за каждую секунду совершается одинаковая работа, в других случаях отношение A/t определяет среднюю мощность:

Nср = A/t . За единицу мощности приняли такую мощность, при которой в 1 с совершается работа в Дж.

Эта единица называется ваттом (Вт) в честь еще одного английского ученого Уатта.

1 ватт = 1 джоуль/ 1 секунда, или 1 Вт = 1 Дж/с .

Ватт (джоуль в секунду) — Вт ( 1 Дж/с).

В технике широко используется более крупные единицы мощности — киловатт (кВт), мегаватт (МВт) .

Пример. Найти мощность потока воды, протекающей через плотину, если высота падения воды 25 м, а расход ее — 120 м3 в минуту.

Запишем условие задачи и решим ее.

Масса падающей воды: m = ρV,

m = 1000 кг/м3 · 120 м3 = 120 000 кг (12 · 104 кг).

Сила тяжести, действующая на воду:

F = 9.8 м/с2 · 120 000 кг ≈ 1 200 000 Н (12 · 105 Н)

Работа, совершаемая потоком в минуту:

А — 1 200 000 Н · 25 м = 30 000 000 Дж (3 · 107 Дж).

N = 30 000 000 Дж / 60 с = 500 000 Вт = 0,5 МВт.

Различные двигатели имеют мощности от сотых и десятых долей киловатта (двигатель электрической бритвы, швейной машины) до сотен тысяч киловатт (водяные и паровые турбины).

Мощность некоторых двигателей, кВт.

На каждом двигателе имеется табличка (паспорт двигателя), на которой указаны некоторые данные о двигателе, в том числе и его мощность.

Мощность человека при нормальный условиях работы в среднем равна 70-80 Вт. Совершая прыжки, взбегая по лестнице, человек может развивать мощность до 730 Вт, а в отдельных случаях и еще бóльшую.

Зная мощность двигателя, можно рассчитать работу, совершаемую этим двигателем в течение какого-нибудь промежутка времени.

Из формулы N = A/t следует, что

Чтобы вычислить работу, необходимо мощность умножить на время, в течение которого совершалась эта работа.

Пример. Двигатель комнатного вентилятора имеет мощность 35 Вт. Какую работу он совершает за 10 мин?

Запишем условие задачи и решим ее.

A = 35 Вт * 600с = 21 000 Вт* с = 21 000 Дж = 21 кДж.

С незапамятных времен человек использует для совершения механической работы различные приспособления.

Каждому известно, что тяжелый предмет (камень, шкаф, станок), который невозможно сдвинуть руками, можно сдвинуть с помощью достаточно длинной палки — рычага.

На данный момент считается, что с помощью рычагов три тысячи лет назад при строительстве пирамид в Древнем Египте передвигали и поднимали на большую высоту тяжелые каменные плиты.

Во многих случаях, вместо того, чтобы поднимать тяжелый груз на некоторую высоту, его можно вкатывать или втаскивать на ту же высоту по наклонной плоскости или поднимать с помощью блоков.

Приспособления, служащие для преобразования силы, называются механизмами.

К простым механизмам относятся: рычаги и его разновидности — блок, ворот; наклонная плоскость и ее разновидности — клин, винт. В большинстве случаев простые механизмы применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе, т. е. увеличить силу, действующую на тело, в несколько раз.

Простые механизмы имеются и в бытовых, и во всех сложных заводских и фабричных машинах, которые режут, скручивают и штампуют большие листы стали или вытягивают тончайшие нити, из которых делаются потом ткани. Эти же механизмы можно обнаружить и в современных сложных автоматах, печатных и счетных машинах.

Рассмотрим самый простой и распространенный механизм — рычаг.

Рычаг представляет собой твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.

На рисунках показано, как рабочий для поднятия груза в качестве рычага, использует лом. В первом случае рабочий с силой F нажимает на конец лома B, во втором — приподнимает конец B.

Рабочему нужно преодолеть вес груза P — силу, направленную вертикально вниз. Он поворачивает для этого лом вокруг оси, проходящей через единственную неподвижную точку лома — точку его опоры О. Сила F, с которой рабочий действует на рычаг, меньше силы P, таким образом, рабочий получает выигрыш в силе. При помощи рычага можно поднять такой тяжелый груз, который своими силами поднять нельзя.

На рисунке изображен рычаг, ось вращения которого О (точка опоры) расположена между точками приложения сил А и В. На другом рисунке показана схема этого рычага. Обе силы F1 и F2, действующие на рычаг, направлены в одну сторону.

Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.

Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы.

Длина этого перпендикуляра и будет плечом данной силы. На рисунке показано, что ОА — плечо силы F1; ОВ — плечо силы F2 . Силы, действующие на рычаг могут повернуть его вокруг оси в двух направлениях: по ходу или против хода часовой стрелки. Так, сила F1 вращает рычаг по ходу часовой стрелки, а сила F2 вращает его против часовой стрелки.

Условие, при котором рычаг находится в равновесии под действием приложенных к нему сил, можно установить на опыте. При этом надо помнить, что результат действия силы, зависит не только от ее числового значения (модуля), но и от того, в какой точке она приложена к телу, или как направлена.

К рычагу (см рис.) по обе стороны от точки опоры подвешиваются различные грузы так, что каждый раз рычаг оставался в равновесии. Действующие на рычаг силы, равны весам этих грузов. Для каждого случая измеряются модули сил и их плечи. Из опыта изображенного на рисунке 154, видно, что сила 2 Н уравновешивает силу 4 Н. При этом, как видно из рисунка, плечо меньшей силы в 2 раза больше плеча большей силой.

На основании таких опытов было установлено условие (правило) равновесия рычага.

Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.

Это правило можно записать в виде формулы:

где F1 и F2— силы, действующие на рычаг, l1 и l2, — плечи этих сил (см. рис.).

Правило равновесия рычага было установлено Архимедом около 287 — 212 гг. до н. э. (но ведь в прошлом параграфе говорилось, что рычаги использовались египтянами? Или тут важную роль играет слово «установлено»?)

Из этого правила следует, что меньшей силой можно уравновесить при помощи рычага бóльшую силу. Пусть одно плечо рычага в 3 раза больше другого (см рис.). Тогда, прикладывая в точке В силу, например, в 400 Н, можно поднять камень весом 1200 Н. Что0бы поднять еще более тяжелый груз, нужно увеличить длину плеча рычага, на которое действует рабочий.

Пример. С помощью рычага рабочий поднимает плиту массой 240 кг (см рис. 149). Какую силу прикладывает он к большему плечу рычага, равному 2,4 м, если меньшее плечо равно 0,6 м?

Запишем условие задачи, и решим ее.

По правилу равновесия рычага F1/F2 = l2/l1, откуда F1 = F2 l2/l1, где F2 = Р — вес камня. Вес камня asd = gm, F = 9,8 Н · 240 кг ≈ 2400 Н

Тогда, F1 = 2400 Н · 0,6/2,4 = 600 Н.

В нашем примере рабочий преодолевает силу 2400 Н, прикладывая к рычагу силу 600 Н. Но при этом плечо, на которое действует рабочий, в 4 раза длиннее того, на которое действует вес камня (l1 : l2 = 2,4 м : 0,6 м = 4).

Применяя правило рычага, можно меньшей силой уравновесить бóльшую силу. При этом плечо меньшей силы должно быть длиннее плеча большей силы.

Вам уже известно правило равновесия рычага:

Пользуясь свойством пропорции (произведение ее крайних членов, равно произведению ее средних членов), запишем его в таком виде:

В левой части равенства стоит произведение силы F1 на ее плечо l1, а в правой — произведение силы F2 на ее плечо l2 .

Произведение модуля силы, вращающей тело, на ее плечо называется моментом силы; он обозначается буквой М. Значит,

Рычаг находится в равновесии под действием двух сил, если момент силы, вращающий его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки.

Это правило, называемое правилом моментов, можно записать в виде формулы:

Действительно, в рассмотренном нами опыте, (§ 56) действующие силы были равны 2 Н и 4 Н, их плечи соответственно составляли 4 и 2 давления рычага, т. е. моменты этих сил одинаковы при равновесии рычага.

Момент силы, как и всякая физическая величина, может быть измерена. За единицу момента силы принимается момент силы в 1 Н, плечо которой ровно 1 м.

Эта единица называется ньютон-метр (Н · м).

Момент силы характеризует действие силы, и показывает, что оно зависит одновременно и от модуля силы, и от ее плеча. Действительно, мы уже знаем, например, что действие силы на дверь зависит и от модуля силы, и от того, где приложена сила. Дверь тем легче повернуть, чем дальше от оси вращения приложена действующая на нее сила. Гайку, лучше отвернуть длинным гаечным ключом, чем коротким. Ведро тем легче поднять из колодца, чем длиннее ручка вóрота, и т. д.

Правило рычага (или правило моментов) лежит в основе действия различного рода инструментов и устройств, применяемых в технике и быту там, где требуется выигрыш в силе или в пути.

Выигрыш в силе мы имеем при работе с ножницами. Ножницы — это рычаг (рис), ось вращения которого, происходит через винт, соединяющий обе половины ножниц. Действующей силой F1 является мускульная сила руки человека, сжимающего ножницы. Противодействующей силой F2 — сила сопротивления такого материала, который режут ножницами. В зависимости от назначения ножниц их устройство бывает различным. Конторские ножницы, предназначенные для резки бумаги, имеют длинные лезвия и почти такой же длины ручки. Для резки бумаги не требуется большой силы, а длинным лезвием удобнее резать по прямой линии. Ножницы для резки листового металла (рис.) имеют ручки гораздо длиннее лезвий, так как сила сопротивления металла велика и для ее уравновешивания плечо действующей силы приходится значительно увеличивать. Еще больше разница между длиной ручек и расстоянии режущей части и оси вращения в кусачках (рис.), предназначенных для перекусывания проволоки.

Рычаги различного вида имеются у многих машин. Ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, педали автомобиля и трактора, клавиши пианино — все это примеры рычагов, используемых в данных машинах и инструментах.

Примеры применения рычагов — это рукоятки тисков и верстаков, рычаг сверлильного станка и т. д.

На принципе рычага основано действие и рычажных весов (рис.). Учебные весы, изображенные на рисунке 48 (с. 42), действуют как равноплечий рычаг. В десятичных весах плечо, к которому подвешена чашка с гирями, в 10 раз длиннее плеча, несущего груз. Это значительно упрощает взвешивание больших грузов. Взвешивая груз на десятичных весах, следует умножить массу гирь на 10.

Устройство весов для взвешивания грузовых вагонов автомобилей также основано на правиле рычага.

Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Это, например, руки, ноги, челюсти. Много рычагов можно найти в теле насекомых (прочитав книгу про насекомых и строение их тела), птиц, в строении растений.

Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме. По желобу блока пропускается веревка, трос или цепь.

Неподвижным блоком называется такой блок, ось которого закреплена, и при подъеме грузов не поднимается и не опускается (рис).

Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи сил равны радиусу колеса (рис): ОА = ОВ = r. Такой блок не дает выигрыша в силе. (F1 = F2), но позволяет менять направление действие силы. Подвижный блок — это блок. ось которого поднимается и опускается вместе с грузом (рис.). На рисунке показан соответствующий ему рычаг: О — точка опоры рычага, ОА — плечо силы Р и ОВ — плечо силы F. Так как плечо ОВ в 2 раза больше плеча ОА, то сила F в 2 раза меньше силы Р:

Таким образом, подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.

Это можно доказать и пользуясь понятием момента силы. При равновесии блока моменты сил F и Р равны друг другу. Но плечо силы F в 2 раза больше плеча силы Р, а, значит, сама сила F в 2 раза меньше силы Р.

Обычно на практике применяют комбинацию неподвижного блока с подвижным (рис.). Неподвижный блок применяется только для удобства. Он не дает выигрыша в силе, но изменяет направление действия силы. Например, позволяет поднимать груз, стоя на земле. Это пригождается многим людям или рабочим. Тем не менее, он даёт выигрыш в силе в 2 раза больше обычного!

Рассмотренные нами простые механизмы применяются при совершении работы в тех случаях, когда надо действием одной силы уравновесить другую силу.

Естественно, возникает вопрос: давая выигрыш в силе или пути, не дают ли простые механизмы выигрыша в работе? Ответ на поставленный вопрос можно получить из опыта.

Уравновесив на рычаге две какие-нибудь разные по модулю силы F1 и F2 (рис.), приводим рычаг в движение. При этом оказывается, что за одно и то же время точка приложения меньшей силы F2 проходит больший путь s2 , а точка приложения большей силы F1 — меньший путь s1. Измерив эти пути и модули сил, находим, что пути, пройденные точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны силам:

Таким образом, действуя на длинное плечо рычага, мы выигрываем в силе, но при этом во столько же раз проигрываем в пути.

Произведение силы F на путь s есть работа. Наши опыты показывают, что работы, совершаемые силами, приложенными к рычагу, равны друг другу:

Итак, при использовании рычага выигрыша в работе не получится.

Пользуясь рычагом, мы можем выиграть или в силе, или в расстоянии. Действуя же силой на короткое плечо рычага, мы выигрываем в расстоянии, но во столько же раз проигрываем в силе.

Существует легенда, что Архимед, восхищенный открытием правила рычага, воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю!».

Конечно, Архимед не мог бы справиться с такой задачей, если бы даже ему и дали бы точку опоры (которая должна была бы быть вне Земли) и рычаг нужной длины.

Для подъема земли всего на 1 см длинное плечо рычага должно было бы описать дугу огромной длины. Для перемещения длинного конца рычага по этому пути, например, со скоростью 1 м/с, потребовались бы миллионы лет!

Не дает выигрыша в работе и неподвижный блок, в чем легко убедиться на опыте (см. рис.). Пути, проходимые точками приложения сил F и F, одинаковы, одинаковы и силы, а значит, одинаковы и работы.

Можно измерить и сравнить между собой работы, совершаемые с помощью подвижного блока. Чтобы при помощи подвижного блока поднять груз на высоту h, необходимо конец веревки, к которому прикреплен динамометр, как показывает опыт (рис.), переместить на высоту 2h.

Таким образом, получая выигрыш в силе в 2 раза, проигрывают в 2 раза в пути, следовательно, и подвижный блок, на дает выигрыша в работе.

Многовековая практика показала, что ни один из механизмов не дает выигрыш в работе. Применяют же различные механизмы для того, чтобы в зависимости от условий работы выиграть в силе или в пути.

Уже древним ученым было известно правило, применимое ко всем механизмом: во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии. Это правило назвали «золотым правилом» механики.

Рассматривая устройство и действие рычага, мы не учитывали трение, а также вес рычага. в этих идеальных условиях работа, совершенная приложенной силой (эту работу мы будем называть полной), равна полезной работе по подъему грузов или преодоления какого — либо сопротивления.

На практике совершенная с помощью механизма полная работа всегда несколько больше полезной работы.

Часть работы совершается против силы трения в механизме и по перемещению его отдельных частей. Так, применяя подвижный блок, приходится дополнительно совершать работу по подъему самого блока, веревки и по определению силы трения в оси блока.

Какой мы механизм мы не взяли, полезная работа, совершенная с его помощью, всегда составляет лишь часть полной работы. Значит, обозначив полезную работу буквой Ап, полную(затраченную) работу буквой Аз, можно записать:

На заводах и фабриках, станки и машины приводятся в движения с помощью электродвигателей, которые расходуют при этом электрическую энергию (отсюда и название).

Автомобили и самолеты тепловозы и теплоходы, работают, расходуя энергию сгорающего топлива, гидротурбины — энергию падающей с высоты воды. Да и сами мы, чтобы жить, учиться и работать, возобновляем свой запас энергии при помощи пищи, которую мы едим.

Слово «энергия» употребляется нередко и в быту. Так, например, людей, которые могут быстро выполнять большую работу, мы называем энергичными, обладающими большой энергией. Что же такое энергия? Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим примеры.

Сжатая пружина (рис), распрямляясь, совершить работу, поднять на высоту груз, или заставить двигаться тележку.

Поднятый над землей неподвижный груз не совершает работы, но если этот груз упадет, он может совершить работу (например, может забить в землю сваю).

Способностью совершить работу обладает и всякое движущееся тело. Так, скатившийся с наклонной плоскости стальной шарик А (рис), ударившись о деревянный брусок В, передвигает его на некоторое расстояние. При этом совершается работа.

Если тело или несколько взаимодействующих между собой тел (система тел) могут совершить работу, говорится, что они обладают энергией.

Энергия — физическая величина, показывающая, какую работу может совершить тело (или несколько тел). Энергия выражается в системе СИ в тех же единицах, что и работу, т. е. в джоулях.

Чем большую работу может совершить тело, тем большей энергией оно обладает.

При совершении работы энергия тел изменяется. Совершенная работа равна изменению энергии.

Потенциальной (от лат. потенция — возможность) энергией называется энергия, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел и частей одного и того же тела.

Потенциальной энергией, например, обладает тело, поднятое относительно поверхности Земли, потому что энергия зависит от взаимного положения его и Земли. и их взаимного притяжения. Если считать потенциальную энергию тела, лежащего на Земле, равной нулю, то потенциальная энергия тела, поднятого на некоторую высоту, определится работой, которую совершит сила тяжести при падении тела на Землю. Обозначим потенциальную энергию тела Еп, поскольку Е = А , а работа, как мы знаем, равна произведению силы на путь, то

Значит, и потенциальная энергия Еп равна:

где g — ускорение свободного падения, m — масса тела, h — высота, на которую поднято тело.

Огромной потенциальной энергией обладает вода в реках, удерживаемая плотинами. Падая вниз, вода совершает работу, приводя в движение мощные турбины электростанций.

Потенциальную энергию молота копра (рис.) используют в строительстве для совершению работы по забиванию свай.

Открывая дверь с пружиной, совершается работа по растяжению (или сжатию) пружины. За счет приобретенной энергии пружина, сокращаясь (или распрямляясь), совершает работу, закрывая дверь.

Энергию сжатых и раскрученных пружин используют, например, в ручных часах, разнообразных заводных игрушках и пр.

Потенциальной энергией обладает всякое упругое деформированное тело. Потенциальную энергию сжатого газа используют в работе тепловых двигателей, в отбойных молотках, которые широко применяют в горной промышленности, при строительстве дорог, выемке твердого грунта и т. д.

Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения, называется кинетической (от греч. кинема — движение) энергией.

Кинетическая энергия тела обозначается буквой Ек .

Движущаяся вода, приводя во вращение турбины гидроэлектростанций, расходует свою кинетическую энергию и совершает работу. Кинетической энергией обладает и движущийся воздух — ветер.

От чего зависит кинетическая энергия? Обратимся к опыту (см. рис.). Если скатывать шарик А с разных высот, то можно заметить, что чем с большей высоты скатывается шарик, тем больше его скорость и тем дальше он продвигает брусок, т. е. совершает большую работу. Значит, кинетическая энергия тела зависит от его скорости.

За счет скорости большой кинетической энергией обладает летящая пуля.

Кинетическая энергия тела зависит и от его массы. Еще раз проделаем наш опыт, но будем скатывать с наклонной плоскости другой шарик — большей массы. Брусок В передвинется дальше, т. е. будет совершена бóльшая работа. Значит, и кинетическая энергия второго шарика, больше, чем первого.

Чем больше масса тела и скорость, с которой он движется, тем больше его кинетическая энергия.

Для того чтобы определить кинетическую энергию тела, применяется формула:

где m — масса тела, v — скорость движения тела.

Кинетическую энергию тел используют в технике. Удерживаемая плотиной вода обладает, как было уже сказано, большой потенциальной энергией. При падении с плотины вода движется и имеет такую же большую кинетическую энергию. Она приводит в движение турбину, соединенную с генератором электрического тока. За счет кинетической энергии воды вырабатывается электрическая энергия.

Энергия движущейся воды имеет большое значение в народном хозяйстве. Эту энергию используют с помощью мощных гидроэлектростанций.

Энергия падающей воды является экологически чистым источником энергии в отличие от энергии топлива.

Все тела в природе относительно условного нулевого значения обладают либо потенциальной, либо кинетической энергией, а иногда той и другой вместе. Например, летящий самолет обладает относительно Земли и кинетической и потенциальной энергией.

Мы познакомились с двумя видами механической энергии. Иные виды энергии (электрическая, внутренняя и др.) будут рассмотрены в других разделах курса физики.

В природе, технике и быту можно часто наблюдать превращение одного вида механической энергии в другой: потенциальную в кинетическую и кинетическую в потенциальную. Например, при падении воды с плотины ее потенциальная энергия превращается в кинетическую. В качающемся маятнике периодически эти виды энергии переходят друг в друга.

Явление превращения одного вида механической энергии в другой очень удобно наблюдать на приборе, изображенном на рисунке. Накручивая на ось нить, поднимают диск прибора. Диск, поднятый вверх, обладает некоторой потенциальной энергией. Если его отпустить, то он, вращаясь, начнет падать. По мере падения потенциальная энергия диска уменьшается, но вместе с тем возрастает его кинетическая энергия. В конце падения диск обладает таким запасом кинетической энергии, что может опять подняться почти до прежней высоты. (Часть энергии расходуется на работу против силы трения, поэтому диск не достигает первоначальной высоты.) Поднявшись вверх, диск снова падает, а затем снова поднимается. В этом опыте при движении диска вниз его потенциальная энергия превращается в кинетическую, а при движении вверх кинетическая превращается в потенциальную.

Превращение энергии из одного вида в другой происходит также при ударе двух каких-нибудь упругих тел, например резинового мяча о пол или стального шарика о стальную плиту.

Если поднять над стальной плитой стальной шарик (рис) и выпустить его из рук, он будет падать. По мере падения шарика его потенциальная энергия убывает, а кинетическая растет, так как увеличивается скорость движения шарика. При ударе шарика о плиту произойдет сжатие как шарика, так и плиты. Кинетическая энергия, которой шарик обладал, превратится в потенциальную энергию сжатой плиты и сжатого шарика. Затем благодаря действию упругих сил плита и шарик, примут свою первоначальную форму. Шарик отскочит от плиты, а их потенциальная энергия вновь превратится в кинетическую энергию шарика: шарик отскочит вверх со скоростью, почти равной скорости, которой обладал в момент удара о плиту. При подъеме вверх скорость шарика, а значит, и его кинетическая энергия уменьшаются, потенциальная энергия увеличивается. отскочив от плиты, шарик поднимается почти до той же высоты, с которой начал падать. В верхней точке подъема вся его кинетическая энергия вновь превратится в потенциальную.

Явления природы обычно сопровождается превращением одного вида энергии в другой.

Энергия может и передаваться от одного тела к другому. Так, например, при стрельбе из лука потенциальная энергия натянутой тетивы переходит в кинетическую энергию летящей стрелы.

источник