Лекция Материалық нүктенің кинематикасы. Кіріспе. Физика пәні және оның басқа ғылымдармен байланысы. Физикалық шамалардың өлшемділігі және өлшеу бірліктері

Айталық, f күші әсер еткен дене қандай да бір траекторияның бойымен қозғала отырып, жол жүріп өтсін делік. Бұл жағдайда күш денеге үдеу бере отырып, не оның жылдамдығын өзгертеді, не қозғалысқа қарсы әсер ететін екінші күштің (немесе күштердің) әсерін жояды. s жолдағы f_s-тің әсері жұмыс деп аталатын шамамен сипатталады.

Жұмыс скаляр шама делінеді, ол орын ауыстыру бағытындағы күш проекциясы мен күш түскен нүктенің жүріп өткен s жолының көбейтіндісіне тең:

A = f_s s. (24.1)

Орын ауыстыру бағытындағы (яғни жылдамдық бағытындағы) f_s күш проекциясы барлық уақытта өзгеріссіз қалған жағдайда (24.1) өрнегі орындалады. Атап айтқанда, бұл дененің түзу сызықты қозғалған кезінде және шама жағынан тұрақты f күші қозғалыс бағытымен тұрақты а бұрышын жасаған кезде орынды. f_s = f c o s a болғандықтан да (24.1) өрнегі төмендегідей түр беруге болады:

А=fscosa. (24.2)

Жұмыс — алгебралық шама. Егер күш пен орын ауыстыру бағыты сүйір бұрыш жасаса (cosa> 0), жұмыс оң таңбалы болады. Егер a бұрышы доғал (c o s a < 0 ) болса, жүмыс теріс таңбалы болады. a=п/2 болғанда жұмыс нөльге тең. Соңғы жағдай механикадағы жұмыс ұғымының жұмыс жайындағы кәдімгі түсініктен едәуір айырмашылықтың барлығын анық көрсетеді. Кәдімгі түсініктегі кез келген күш жұмсау, соның ішінде бұлшық еттің күш салуы жұмыс істеумен қоса жүреді. Мысалы, қозғалмай тұрып, ауыр жүкті көтеру үшін, сонымен қоса осы жүкті горизонталь жолмен апару үшін жүк таситын адам көп күш жұмсайды, яғни «жұмыс істейді». Алайда жұмыс мұндай жағдайларда механикалық шама ретінде нөльге, тең болады.

d A=A_i =f _si ds_i ,

Егер орын ауыстыру бағытындағы күш проекциясының шамасы қозғалыс кезінде тұрақты болып қалмаса, жұмысты есептеу үшін s жолды элементар ds учаскелерге бөлеміз. Бұлардың кішілігі соншалық, тіпті дененің осындай учаскелерді жүріп өткен уақыты ішінде f_s -ті өзгеріссіз қалады деп есептеуге болады Сонда әрбір элементар учаскедегі күш жұмысы жуыктап алғанда мынаған тең болады:

d A=f _s ds

Жұмыстың істелу жылдамдығын сипаттау үшін физикада қуат ұғымы енгізіледі. Қуат деп жұмыстың ∆A орындалатын ∆t уақытқа қатынасына тең физикалық шаманы немесе бірлік уақытта істелінетін жұмысты айтады:

P= (3.4.4)

Егер дене → F күштің әсерінен тұрақты жылдамдықпен қозғалса, қуат төмендегі формуламен өрнектеледі:

P= = =F_x*v (3.4.5)

Уақыттың әрбір берілген мезетіндегі қуат орын ауыстыру бағытындағы күштің проекциясын қозғалыс жылдамдығына көбейткенге тең.

Қуат айнымалы болған жағдайда элементар ∆A жұмыс бірдей ∆t уақыт ішінде орындалмайды. Мысалы, 5 тонна көмірді машинадан бірнеше адамның жеке-жеке түсіру уақыттары олардың қуаттарына байланысты әртүрлі болады. Бұл жағдайда істелінетін жұмыс адамдардың барлығы үшін бірдей, яғни қуат уақытқа тәуелді. Егер ∆t кішкентай уақыт аралықтарында бірдей ∆A жұмыстар істелінсе, лездік қуат ұғымы қолданылады:

P= = (3.4.6)

Мысалы, бірінші адам ∆t уақыт аралығында ∆A1 , ал екінші ∆A2 жұмыс істейді. Егер қуат тұрақты болмаса, (3.4.4) формуласы орташа < P > қуатты анықтайды.