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机械功原理(mechanical work theorem)又叫机械黄金定律,即利用任何机械做功时,动力对机械所做的功,等于机械克服所有阻力所做的功。也就是说,使用任何机械都不能省功这个结论。此定律也可写成有用功与额外功之和等于总功。
功(英语:work),也叫机械功,是物理学中表示力对物体作用的空间的累积的物理量,功是标量,大小等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,国际单位制单位为焦耳。“功”一词最初是法国数学家古斯塔夫·科里奥利创造的。
解释
如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,力学里就说这个力做了功。 即使存在力,也可能没有做功。例如,在匀速圆周运动中,向心力没有做功,因为做圆周运动的物体的动能没有发生变化。同样的,桌上的一本书,尽管桌对书有支持力,但因没有位移而没有做功。
总的来说不做功的情况有三种:不劳无功、有劳无功和垂直无功。(不劳无功:只移动了距离,但在这移动的方向上没产生力,即0*Fs·cosα=0焦耳;有劳无功:只有力,却在力的方向上没有移动一定的距离,F*0scosα=0焦耳;垂直无功:物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直,Fscos90°=Fs*0=0焦耳。)
热传导不被认为是做功,因为能量被转化成了微观原子的振动而非宏观的位移。
PS:功的实质就是力的空间累积。
力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功(mechanical work),简称功。
功定义为力与位移的内积。其中,W 表示功,F 表示力,而dx 表示与外力同方向的微小位移;上式应表示成路径积分,a 是积分路径的起始点,b 是积分路径的终点。为了了解物体受力作用,经过一段距离后所产生的效应,而定义出功的概念。
功是标量,所以功的正、负不表示方向。功的正负也不表示功的大小。它仅仅表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功,或者说是表示力对物体做了功还是物体克服这个力做了功。若要比较做功的多少,则要比较功的绝对值,绝对值大的做功多,绝对值小的做功少。功是能量变化的量度,做功的多少反映了能量变化的多少,功的正负则反映了能量转化的方向(注意:不是空间的方向)。
判断一个力对物体是否做功,可根据该力和物体位移方向的夹角是否为90°,或力与物体速度方向的夹角是否总是90°来确认力是否对物体做功。夹角大于90°时功为负,夹角小于90°时功为正。
以上内容参考百度百科-功
初中科学物理竞赛 简单机械 功和能
功的大小:力学里规定功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
公式:W=FS
功的原理:
内容:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功;即:使用任何机械都不省功。理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机 械:使用机械时,人们所做的功(FS)= 直接用手对重物所做的功(Gh)
功率:
定义:单位时间内物体做功的多少叫做功率。
公式:P=W/t
P = Fv
机械效率:
1、有用功:使用机械时,对人们有用的功叫做有用功。
公式:W有用=Gh(提升重物)=W总-W额 =ηW总
水平拉动物体时:W有用=f S (f 为物体水平移动时受到的摩擦力)
斜面:W有用= Gh ( h 为斜面的高)
2、额外功:使用机械时,并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。
公式:W额= W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)
斜面:W额=f L (f 为物体在斜面上受到的摩擦力,L为斜面的长)
3、总功:动力对机械所做的功疾走做总功,它等于有用功加上额外功。
公式:W总=W有用+W额=FS= W有用/η
斜面:W总= fL+Gh=FL
4、机械效率:有用功跟总功的比值叫做机械效率。。
有用功总小于总功,所以机械效率总小于1 。
木筏和人整体漂浮,总浮力=总重力
f浮=g
ρ水(2/3)v木g=g
ρ水v木g=1.5g
载货最多时,木筏全部浸入水中
f浮’=ρ水v木g=1.5g=g‘
货物的重
g货=g’-g=1.5g-g=0.5g
2)
增加的压强
△p=2940pa-1960pa=980pa
液面升高
△h=△p/ρ水g=980pa÷1000kg/m^3÷9.8n/kg=0.1m
排开水的质量
m排=ρ水s容△h=1g/cm^3×100cm^2×10cm=1000g
漂浮的物体,质量等与排水量
m木=m排=1000g=1kg
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