Как можно измерить работу?
Джоуль — единица измерения работы в системе СИ Один джоуль равен работе, которая совершается при перемещении точки, к которой приложена сила величиной в один ньютон, на расстояние один метр в том направлении, в котором действует сила.
Как измерить работу?
Чтобы вычислить работу, необходимо мощность умножить на время, в течение которого совершалась эта работа.
В чем может измеряться работа?
Один джоуль равен работе, которая совершается при перемещении точки, к которой приложена сила величиной в один ньютон, на расстояние один метр в том направлении, в котором действует сила.
Какой прибор измеряет работу?
Для измерения работы электрического тока существуют специальные счетчики, внутри которых сочетаются три прибора: вольтметр, амперметр и часы.
Как измеряется работа силы?
Механическая работаРаботаРазмерностьL2MT−2Единицы измеренияСИДжСГСэрг
Какая единица измерения работы?
Единица работы 1 Дж — это работа, совершённая силой 1 Н по перемещению тела в направлении действия силы на расстояние 1 м. Эта единица измерения названа в честь английского учёного Джеймса Джоуля.
Как можно измерить работу? Ответы пользователей
В физике единица измерения работы силы называется Дж (Джоуль), в честь английского учёного физика Джеймса Джоуля, сделавшего большой вклад в развитие раздела .
Для выражения любой из этих величин можно использовать приведённый ниже . Для измерения работы электрического тока нужны вольтметр, амперметр и часы.
Для измерения работы электрического тока существуют специальные счетчики, внутри которых сочетаются три прибора: вольтметр, амперметр и часы .
В чём измеряется работа, можно говорить лишь после того, как станет понятно, о каком процессе идёт речь. В физике рассматриваются такие её виды, как: .
И как же достоверно определить, какая работа полезная, а какая затраченная? Все очень просто! Задаем два вопроса: За счет чего происходит .
Все работы по подключению и отключению допускается производить только в обесточенной цепи. После всех подключений можно подавать питание и измерять силу .
при помощи приборов – амперметра и вольтметра можно измерять работу электрического тока.
А если уже начали работу, то как понять, что инвестиции эффективны? Что вообще сообщество приносит пользу? 8 .
Образование, квалификация и опыт работы сотрудника не так важны для руководителя организации, как конкретный результат. Поэтому главным критерием оценки .
Работа электрического тока
На прошлых уроках мы уже упоминали о том, что электрическое поле обладает некоторой энергией. Значит, оно способно совершить какую-то работу. Эту работу называют работой электрического тока.
А теперь вспомним уже известное нам определение механической работы. Она определяется силой, действующей на тело, и расстоянием, на которое это тело перемещается: $A = Fs$.
Если мы перенесем эти знания на электрические явления, то сможем сказать, что работа тока — это работа электрических сил, которые перемещают заряженные частицы в проводнике. Но если мы будем использовать формулу $A = Fs$ для каждой частицы, то последующие расчеты будут невероятно сложными. Ведь тогда нам нужно будет знать и точное количество заряженных частиц, и точное расстояние, которое они прошли под действием сил электрического поля.
Мы пойдем другим путем. Он будет гораздо проще и понятнее. На данном уроке мы дадим определение работы электрического тока через другие электрические величины (силу тока, напряжение, электрический заряд). Также мы научимся рассчитывать работу электрического тока, используя полученные знания.
Работа электрического тока и напряжение
Чему равно электрическое напряжение на участке цепи?
Вспомним определение этой величины. Мы говорили, что напряжение на концах проводника (участка цепи) равно работе, которая совершается при прохождении по этому проводнику заряда, равному $1 \space Кл$: $U = \frac$.
Как через напряжение и электрический заряд, прошедший через участок цепи, выразить работу электрического тока на этом участке?
Используя формулу электрического напряжения, выразим работу электрического тока.
$A = Uq$.
Чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд (количество электричества), прошедший по нему.
Работа электрического тока и сила тока
Как выразить работу тока через напряжение, силу тока и время?
Мы уже установили, что работу электрического тока можно рассчитать по формуле: $A = Uq$.
А чему равен электрический заряд $q$? Вспомним определение силы тока: $I = \frac
Подставим полученное выражение в формулу для расчета работы электрического тока:
$A = Uq$,
$A = UIt$.
Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа:
$A = UIt$.
Единицы измерения работы тока
Вы уже знаете, что работа измеряется в джоулях ($Дж$).
Посмотрим, как эта единица измерения согласуется с другими. Напряжение у нас измеряется в вольтах ($В$), сила тока — в амперах ($А$), а время — в секундах ($с$). Тогда (из формулы $A = UIt$) мы можем записать следующее.
$1 \space джоуль = 1 \space вольт \cdot 1 \space ампер \cdot q \space секунда$,
$1 \space Дж = 1 \space В \cdot А \cdot с$.
Также на практике работу тока часто измеряют во внесистемных единицах. О них вы узнаете на отдельном уроке.
Измерение работы тока на практике
Какими приборами измеряют работу электрического тока?
Получается, чтобы измерить работу электрического тока, необходимо использовать сразу три прибора: вольтметр, амперметр и секундомер.
Но существуют и другие специальные приборы — счетчики (рисунок 1).
В устройстве счетчика как бы соединены между собой три вышеназванных прибора. Такие счетчики установлены в каждой квартире или в непосредственной близости от нее (например, на лестничных клетках в многоквартирных домах).
Пример задачи
Рассмотрим пример задачи на расчет работы электрического тока.
Какую работу совершает электрический двигатель за $1 \space ч$, если сила тока в цепи электродвигателя равна $5 \space А$, а напряжение на его клеммах — $220 \space В$? КПД двигателя составляет $80 \%$.
Запишем условие задачи и решим ее. Не забывайте переводить единицы измерения в СИ (часы в секунды).
Дано:
$t = 1 \space ч$
$I = 5 \space А$
$U = 220 \space В$
$\eta = 80 \%$
СИ:
$t = 3600 \space с$
Решение:
Полная работа электрического тока в электродвигателе будет рассчитываться по формуле $A = UIt$.
$A = 220 \space В \cdot 5 \space А \cdot 3600 \space с = 3 \space 960 \space 000 \space Дж$.
Вспомним определение КПД. Коэффициент полезного действия механизма определяется отношением полезной работы к полной работе:
$\eta = \frac
где $A_1$ — полезная работа, совершенная током в электродвигателе.
Полную работу тока мы уже рассчитали. Теперь выразим из определения КПД полезную работу двигателя и рассчитаем ее:
$A_1 = \frac<100 \%>$,
$A_1 = \frac<3 \space 960 \space 000 \space Дж \cdot 80 \%> <100 \%>= 3 \space 168 \space 000 Дж \approx 3.2 \cdot 10^6 \space Дж \approx 3.2 \space МДж$.
Обратите внимание, что если в условии задачи говорится о работе какого-то электрического устройства, то речь идет о полезной работе электрического тока. Полезную работу электрического тока мы можем рассчитать, используя формулу для КПД, а полную — с помощью формул: $A = Uq$ и $A = UIt$.
Ответ: $A_1 \approx 3.2 \space МДж$.
Упражнения
Упражнение №1
Какую работу совершает электрический ток в электродвигателе за $30 \space мин$, если сила тока в цепи равна $0.5 \space А$, а напряжение на клеммах двигателя — $12 \space В$?
Дано:
$t = 30 \space мин$
$I = 0.5 \space А$
$U = 12 \space В$
СИ:
$t = 1800 \space с$
Показать решение и ответ
Решение:
Для расчета полной работы электрического тока используем формулу: $A = UIt$.
$A = 12 \space В \cdot 0.5 \space А \cdot 1800 \space с = 10 \space 800 \space Дж = 10.8 \space кДж$.
Ответ: $A = 10.8 \space кДж$.
Упражнение №2
Напряжение на спирали лампочки от карманного фонаря равно $3.5 \space В$, сопротивление спирали — $14 \space Ом$. Какую работу совершает ток в лампочке за $5 \space мин$?
Дано:
$t = 5 \space мин$
$U = 3.5 \space В$
$R = 14 \space Ом$
СИ:
$t = 300 \space с$
Показать решение и ответ
Решение:
Запишем формулу для расчета работы электрического тока:
$A = UIt$.
Неизвестную силу тока мы можем выразить через закон Ома для участка цепи:
$I = \frac
Подставим это выражение в формулу для расчета работы:
$A = U \cdot \frac
$A = \frac<3.5^2 \space В^2 \cdot 300 \space с> <14 \space Ом>= \frac<3 \space 675 \space В \cdot А \cdot с> <14>= 262.5 \space Дж$.
Ответ: $A = 262.5 \space Дж$.
Упражнение №3
Два проводника, сопротивлением по $5 \space Ом$ каждый, соединены сначала последовательно, а потом параллельно и в обоих случаях включены под напряжение, равное $4.5 \space В$. В каком случае работа тока за одно и то же время будет больше и во сколько раз?
Дано:
$R_1 = R_2 = 5 \space Ом$
$U = 4.5 \space В$
$t_1 = t_2 = t$
Показать решение и ответ
Решение:
Работа электрического тока рассчитывается по формуле: $A = UIt$. Напряжение и время у нас одинаковые в обоих случаях, а вот сила тока будет разной.
Запишем формулы для обоих случаев:
$A_1 = UI_1t$,
$A_2 = UI_2t$.
Как мы будем сравнивать эти значения? Разделим одно на другое:
$\frac
Получается, что нам нужно сравнить силы тока при последовательном и параллельном подключении проводников.
Найдем силу тока при последовательном соединении проводников.
Общее сопротивление при последовательном соединении:
$R = R_1 + R_2$,
$R = 5 \space Ом + 5 \space Ом = 10 \space Ом$.
Используем закон Ома, чтобы найти силу тока в такой цепи:
$I_1 = \frac
$I_1 = \frac<4.5 \space В> <10 \space Ом>= 0.45 \space А$.
Теперь найдем силу тока при параллельном соединении проводников.
Определим силу тока в одном из проводников, используя закон Ома:
$I_ <11>= \frac
$I_ <11>= \frac<4.5 \space В> <5 \space Ом>= 0.9 \space А$.
Так как проводники имеют одинаковые сопротивления, то и сила тока в каждом будет одинакова. Тогда сила тока до разветвления будет равна:
$I_2 = 2I_<11>$,
$I_2 = 2 \cdot 0.9 \space А = 1.8 \space А$.
Получается, что полная работа электрического тока при параллельном соединении проводников в 4 раза больше, чем работа тока при последовательном соединении этих же проводников.
Ответ: работа тока при параллельном соединении проводников в 4 раза больше, чем работа тока при последовательном соединении проводников.
§ 18. Работа и мощность тока
1 Работа равна напряжению, умноженному на силу тока и на время протекания тока.
2. По какой формуле находится мощность тока?
3. С помощью какого прибора измеряют работу тока? Какая единица работы при этом используется?
3. С помощью электрического счетчика. Киловатт-часы (кВтч).
4. Сложите мощности всех имеющихся у вас дома электрических устройств. Допустимо ли их одновременное включение в сеть? Почему?
4. 40 кВт. Недопустимо, т.к. ток превысит максимально допустимый.
Решебник по физике за 9 класс (С.В.Громов, Н.А.Родина, 2000 год),
задача №18
к главе «Ответы на вопросы. Глава 1. Электрические явления».
Каким прибором измеряют работу в физике
Классификация измерительных приборов и список технических устройств
Измерительные приборы прочно вошли в жизнь человека. За счет обширной классификации измерительных приборов можно определить именно тот аппарат, который понадобится для конкретных операций. Это могут быть как простейшие, по типу рулетки или амперметра, так и мультифункциональные измерительные приборы. При выборе устройства следует ориентироваться на его предназначение и основные характеристики.
Общие сведения
Измерительным прибором называют такое устройство, которое позволяет получить значение некоторой физической величины в заданном диапазоне. Последний задается с помощью приборной шкалы. А также технические приборы позволяют переводить величины в более понятную форму, которая доступна определенному оператору.
В настоящее время список измерительных приборов довольно широк, но большинство из них предназначается для контроля за проведением технологического процесса. Таким может быть датчик температуры или охлаждения в кондиционерах, нагревательных печах и других устройствах со сложной конструкцией.
Среди наименований измерительных инструментов есть как простые, так и сложные, в том числе и по конструкции. Причем сфера их применения может быть как узкоспециализированной, так и распространенной.
Чтобы узнать больше сведений о конкретном инструменте, необходимо рассмотреть определенную классификацию контрольно-измерительных устройств и приборов.
Виды измерительных приборов
В зависимости от того, какие бывают измерительные инструменты, их названия могут отличаться в разных классификациях.
Обычно приборы могут быть следующего вида:
- Аналоговые измерительные инструменты и устройства, в которых сигнал на выходе является некоторой функцией измеряемой величины.
- Цифровые устройства, где сигнал на выходе представлен в соответствующем виде.
- Приборы, которые непосредственно регистрируют результаты измерений снимаемых показаний.
- Суммирующие и интегрирующие. Первые выдают показания в виде суммы нескольких величин, а вторые позволяют проинтегрировать значение измеряемой величины при помощи другого параметра.
Вышеописанные приборы являются наиболее распространенными и применяются для измерения ряда физических величин. Сложность происходящих физических процессов требует применения нескольких приборов, причисляемых к разным классам.
Классификация устройств
В разных сферах применяется своя классификация устройств, предназначенных для измерения физических величин.
Приборы могут делиться по таким критериям:
- Способ преобразования: прямое действие, сравнение, смешанное преобразование.
- По способу выдачи информации делятся на показывающие и регистрирующие.
- Вид выходной информации может быть представлен как аналоговым, так и цифровым сигналом.
Регистрирующие устройства делятся на самопишущие и печатающие разновидности. Наиболее прогрессивным вариантом являются самопишущие аппараты, поскольку у них выше точность предоставления информации и шире возможности для измерения заданных ранее параметров.
Аналоговые и цифровые
Контрольно-цифровые инструменты могут быть как цифровыми, так и аналоговыми. Первые считаются более удобными. В них показатели силы, напряжения или тока переводятся в числа, затем выводятся на экран.
Но при этом внутри каждого такого прибора находится аналоговый преобразователь. Зачастую он представляет собой датчик, снимающий и отправляющий показания с целью преобразования их в цифровой код.
Хотя аналоговые инструменты менее точны, они обладают простотой и лучшей надежностью. А также существуют разновидности аналоговых инструментов и приборов, имеющих в своем составе усилители и преобразователи величин. По ряду причин они предпочтительнее механических устройств.
Для давления и тока
Каждому еще со школы или университета знакомы такие названия измерительных приборов, как барометры и амперметры. Первые предназначены для того, чтобы измерять атмосферное давление. Встречаются жидкостные и механические барометры.
Жидкостные разновидности считаются профессиональными из-за сложности конструкции и особенностей работы с ними. Метеостанции применяют барометры, заполненные внутри ртутью. Они наиболее точные и надежные, позволяют работать при перепадах температур и иных обстоятельствах. Механические конструкции проще, но постепенно их вытесняют цифровые аналоги.
Амперметры используются для измерения электрического тока в амперах. Шкала амперметра может градуироваться как в стандартных амперах, так и микро-, милли- и килоамперах. Лучше всего такие приборы подключать последовательно. В таком случае снижается сопротивление, а точность снимаемых показателей возрастает.
Слесарные инструменты
Достаточно часто можно встретить измерительные слесарные инструменты. Наиболее важная характеристика — точность измерений. За счет того, что слесарные инструменты механические, удается добиться точности до 0,005 или 0,1 мм.
Если погрешность измерений превысит допустимый порог, то произойдет нарушение технологии работы инструмента. Тогда потребуется переточка некачественной детали или замена целого узла в устройстве. Поэтому для слесаря важно при подгонке вала под втулку использовать не линейку, а инструменты с большей точностью измерений.
Наиболее популярным инструментом с высокой точностью измерений является штангенциркуль. Но и он не сможет дать гарантии точного результата с первого измерения. Опытные рабочие делают несколько измерений, которые затем преобразуют в некоторое среднее значение.
Встречаются операции, требующие максимальной точности. Таких много в микромашинах и отдельных деталях устройств крупного размера. Тогда следует воспользоваться микрометром. С его помощью можно измерять с точностью до сотых долей миллиметров. Распространенное заблуждение о том, что он позволяет измерять микроны, является не совсем верным. Да и при проведении стандартных домашних работ такая точность может не пригодиться, поскольку достаточно действующих значений точности и погрешности.
Специальные устройства
Существует такое известное устройство для измерения под названием угломер.
Его предназначение заключается в измерении углов деталей, а конструкция состоит из следующих элементов:
- непосредственно устройство имеет полудиск с нанесенной измерительной шкалой;
- линейка обладает собственным передвижным сектором, где нанесена шкала нониуса;
- закрепление передвижного сектора линейки осуществляется стопорным винтом.
Процесс измерения таким прибором простой. Деталь прикладывается одной из граней к линейке. Сдвинуть ее надо таким образом, чтобы образовался равномерный и достаточный просвет между гранями и линейками. Затем сектор закрепляется винтом. Снимаются показатели сначала с линейки, а затем с нониуса.
Контрольно-измерительные устройства нашли довольно широкое применение в различных сферах производства, домашнего быта, слесарного дела и строительных работ. Они различаются как по сфере применения, так и по возможности измерения.
Все приборы могут подразделяться по способу преобразования, выдачи информации и виду выходной информации, предназначения и другим критериям. Имея хорошую классификацию, можно отыскать конкретный инструмент для определенных задач и операций.
Но главная цель у них состоит в измерении показаний, их записи и контроле технологических процессов производства. Рекомендуются использовать точные измерительные устройства, однако, устройство становится гораздо сложнее. Это потребует учета большого количества факторов и измерений параметров, чтобы вывести на экран точные показания.
Механическая работа
презентация к уроку по физике (7 класс) на тему
Конспект урока по физике 7 класс
Тема урока: Механическая работа.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| конспект урока | 70.5 КБ |
| презентация | 2.64 МБ |
Предварительный просмотр:
Конспект урока по физике 7 класс
Тема урока: Механическая работа.
- Формирование понятия «механическая работа».
- Измерение механической работы при перемещении бруска.
- Применение понятия «механическая работа» при решении задач.
- развитие умения формулировать и обосновывать гипотезу;
- развитие умения выделять главное;
- развитие умения анализировать и делать выводы.
- развитие познавательной активности, любознательности.
Оборудование: интерактивная доска, мультимедийная презентация, бруски, динамометры, линейки.
Ребята, здравствуйте. Я рада что у меня появилась возможность провести у вас урок.
Формулирование цели урока. Выявление «не знания».
Посмотрите на слайд. Скажите, что связывает, предложены пословицы и поговорки? Речь идет о работе. Во всех этих поговорках всякий полезный труд называется работой. А сегодня нам предстоит рассмотреть что понимают под работой в физике. Давайте назовем тему урока.
Мы рассмотрим работу в механике, т. Механическую работу.
У вас на столах лежат бруски. Перетащите их в другое место. Мы совершили работу. А давайте, экспериментально измерим работу, которую вы совершили.
А почему нам не удалось измерить работу экспериментально? С какой проблемой мы столкнулись? А как работа связана с другими физическими величинами? Что включает в себя понятие работа? Общие представления о работе есть, но давайте приведем в систему знания с точки зрения физики. Возникло много вопросов вокруг понятия работа.
И тогда цель урока? Все правильно нам нужно построить понятие работа
Построение понятия «механическая работа»
Теоретическое обоснование гипотезы
Связь работы с силой и перемещением
Выявление способа измерения работы
Выяснение условия, когда работа не совершается
Оказывается для измерения механической работы нет прибора, которым можно его измерить. Как в этом случае поступают ученые? Расчитывают по формуле. Видимо нам нужно будет измерить другие физические величины, а работу рассчитать по формуле.
Из вашего жизненного опыта приведите примеры тел, которые совершают работу?
А что для этого нужно? Нужно приложить силу, чтобы переместить
Следовательно, речь идет о силе и перемещении.
Попробуйте установить зависимость между А F и S.
Ваши предложения. это и будет нашей рабочей гепотизой.
Возьмите брусок и попробуйте перетащить по другим поверхностям (наждачная бумага, дерево, шелк…). А теперь перетаскивая, меняйте расстояние. Действительно, труднее выполнить работу, если нужно прикладывать большую силу и перетаскивать на большее расстояние.
Вы экспериментально подтвердили гипотезу.
И действительно механическую работу рассчитывают по формуле А = FS Данная формула является теоретическим обоснованием.
Физическую величину, равную произведению силы на пройденный телом путь называют механической работой.
И как тогда экспериментально измерить работу, по перетаскиванию бруска?
Хорошо и какие приборы нам нужны?
Теперь выполните эксперимент и измерьте механическую работу.
Какие значения у вас получились?
В чем же работу вы измерили?
В СИ сила измеряется в Н, а путь в м.в физики произведение Н м назвали в честь ученого Джоуля. А как вы думаете 1 Дж. Это большая или малая работа? Нужно приложить силу в 1 Н (груз массой 100 г.) и груз переместить на 1 метр.
Был ли у вас перевод единиц? тогда пересчитайте и скажите, какую работу вы совершили? Если вы правильно выполнили расчеты, то измерьте работу, перемещая брусок по разным поверхностям и на различные расстояния.
Ваши расчеты подтверждают прямую зависимость А от F и s.
Вы получили способ измерения работы.
Силу измерили динамометром, перемещение линейкой. А работу рассчитали по формуле
Это косвенный способ измерения физической величины.
Чем отличается работа силы тяжести, в случае движения тела вверх, вниз? Обратите внимание на направление силы и перемещения. Сила тяжести направлена вниз, перемещение или совпадает по направлению либо противоположно.
В физике говорят, что в одном случае совершается положительная работа, а в другом отрицательная.
Попробуйте выяснить, пользуясь рисунком.
если перемещение совпадает с направлением действия силы F, то сила совершает положительную работу.
если направление перемещения противоположно направлению силы, то данная сила совершает отрицательную работу.
Приведем примеры, когда работа телом не совершается.
Ребята, вам будет предложен видеосюжет. После просмотра, вам необходимо дать оценку с точки зрения работы всем участникам. Какой герой совершает работу, что меняется?
Мы чтобы проверить, как усвоен материал примем участие в программе «Своя игра».
Напишите формулу для расчета механической работы?
Назовите способ измерения механической работы.
Дополните предложение «Механическая работа совершается только тогда….
В каком случае сила совершает отрицательную работу?
Вычислите работу, которая совершается при перемещении тела на 4 м под действием силы 12 Н.
Оцените себя по критериям.
Какую цель мы ставили в начале урока?
Достигли мы этой цели? Построили понятие «механическая работа»?
Что мы должны знать о физической величине? Пользуясь планом обобщенного характера, расскажите о работе, как о физической величине.
1.Наименование величины и её условное обозначение.
4.Формула, связывающая данную величину с другими.
5.Единица величины в СИ и её обозначение.
Оцените работу, которую вы совершаете при подъеме на второй этаж школы или дома.