1. Do curso de física da 7ª série, você sabe que se uma força age sobre um corpo e se move na direção da força, então a força realiza trabalho mecânico UMA, igual ao produto do módulo de força pelo módulo de deslocamento:
UMA=fs.
unidade SI de trabalho - joule (1J).
[UMA] = [F][s] = 1 H 1 m = 1 N m = 1 J.
A unidade de trabalho é o trabalho realizado pela força. 1N em um caminho 1m.
Segue da fórmula que Trabalho mecanico não é realizado se a força for zero (o corpo está em repouso ou se move de forma uniforme e retilínea) ou o deslocamento é zero.
Suponha que o vetor força agindo sobre o corpo faça algum ângulo a com o vetor deslocamento (Fig. 65). Como o corpo não se move na direção vertical, a projeção da força Fy por eixo S não faz trabalho, mas a projeção de força F x por eixo X funciona igual a UMA = Fxsx.
Porque o F x = F cos a, e sx= s, então
|
UMA = fs como a. |
Nesse caminho,
o trabalho de uma força constante é igual ao produto dos módulos dos vetores de força e deslocamento e o cosseno do ângulo entre esses vetores.
2. Vamos analisar a fórmula de trabalho resultante.
Se o ângulo a = 0°, então cos 0° = 1 e UMA = fs. O trabalho realizado é positivo e seu valor é máximo se a direção da força coincide com a direção do deslocamento.
Se o ângulo a = 90°, então cos 90° = 0 e UMA= 0. A força não realiza trabalho se for perpendicular à direção do movimento do corpo. Assim, o trabalho da gravidade é zero quando um corpo se move ao longo de um plano horizontal. Zero é igual ao trabalho da força que confere aceleração centrípeta ao corpo quando ele Movimento uniforme ao longo de um círculo, uma vez que esta força em qualquer ponto da trajetória é perpendicular à direção do movimento do corpo.
Se o ângulo a = 180°, então cos 180° = –1 e UMA = –fs. Este caso ocorre quando a força e o deslocamento são direcionados em lados opostos. Assim, o trabalho realizado é negativo e seu valor é máximo. O trabalho negativo é feito, por exemplo, pela força de atrito de deslizamento, uma vez que é direcionada na direção oposta à direção do movimento do corpo.
Se o ângulo a entre os vetores força e deslocamento for agudo, então o trabalho é positivo; se o ângulo a é obtuso, então o trabalho é negativo.
3. Obtemos a fórmula para calcular o trabalho da gravidade. Deixe a massa corporal m cai livremente no chão a partir de um ponto UMA na altura h em relação à superfície da Terra, e depois de um tempo acaba por estar em um ponto B(Fig. 66, uma). O trabalho realizado pela gravidade é igual a
UMA = fs = mgh.
NO este caso a direção do movimento do corpo coincide com a direção da força que atua sobre ele, portanto, o trabalho da gravidade em queda livre é positivo.
Se um corpo se move verticalmente para cima a partir de um ponto B exatamente UMA(Fig. 66, b), então seu movimento é direcionado na direção oposta à gravidade e o trabalho da gravidade é negativo:
UMA= –mgh
4. O trabalho realizado por uma força pode ser calculado usando um gráfico força versus deslocamento.
Suponha que um corpo se mova sob a influência de uma força de gravidade constante. Plotagem do módulo de gravidade F cabo do módulo de movimento do corpo sé uma linha reta paralela ao eixo x (Fig. 67). Encontre a área do retângulo selecionado. É igual ao produto de seus dois lados: S = F pesado h = mgh. Por outro lado, o mesmo valor é igual ao trabalho da gravidade UMA = mgh.
Assim, o trabalho é numericamente igual à área do retângulo delimitado pelo gráfico, pelos eixos coordenados e pela perpendicular elevada ao eixo x no ponto h.
Considere agora o caso em que a força que atua sobre o corpo é diretamente proporcional ao deslocamento. Tal força, como se sabe, é a força da elasticidade. Seu módulo é F extra = k D eu, onde d eu- alongamento do corpo.
Suponha que uma mola, cuja extremidade esquerda é fixa, foi comprimida (Fig. 68, uma). Ao mesmo tempo, sua extremidade direita se deslocou para D eu 1. Uma força elástica surgiu na mola F controle 1, direcionado para a direita.
Se agora deixarmos a mola sozinha, sua extremidade direita se moverá para a direita (Fig. 68, b), o alongamento da mola será igual a D eu 2, e a força elástica F exercício 2.
Calcule o trabalho da força elástica ao mover a extremidade da mola do ponto com coordenada D eu 1 ao ponto com coordenada D eu 2. Para isso usamos o gráfico de dependência F controle (D eu) (Fig. 69). O trabalho da força elástica é numericamente igual à área do trapézio ABCD. A área de um trapézio é igual ao produto da metade da soma das bases pela altura, ou seja, S = DE ANÚNCIOS. em um trapézio ABCD motivos AB = F ex 2 = k D eu 2 , CD= F ex 1 = k D eu 1 e a altura DE ANÚNCIOS= D eu 1-D eu 2. Substitua essas quantidades na fórmula da área de um trapézio:
S= (D eu 1-D eu 2) =– .
Assim, obtivemos que o trabalho da força elástica é igual a:
UMA =– .
5 * . Suponhamos que um corpo de massa m movendo do ponto UMA exatamente B(Fig. 70), movendo-se primeiro sem atrito ao longo de um plano inclinado do ponto UMA exatamente C, e então sem atrito ao longo do plano horizontal a partir do ponto C exatamente B. O trabalho da gravidade no local CBé zero porque a força da gravidade é perpendicular ao deslocamento. Ao se mover em um plano inclinado, o trabalho realizado pela gravidade é:
AC = F pesado eu pecado a. Porque eu pecado a = h, então AC = pés pesado h = mgh.
O trabalho da gravidade quando um corpo se move ao longo de uma trajetória ACBé igual a A ACB = AC + Um CB = mgh + 0.
Nesse caminho, A ACB = mgh.
O resultado obtido mostra que o trabalho da gravidade não depende da forma da trajetória. Depende apenas das posições inicial e final do corpo.
Suponhamos agora que o corpo se move ao longo de uma trajetória fechada ABCA(ver fig. 70). Ao mover um corpo de um ponto UMA exatamente B ao longo da trajetória ACB o trabalho realizado pela gravidade é A ACB = mgh. Ao mover um corpo de um ponto B exatamente UMA gravidade faz trabalho negativo, que é igual a A BA = –mgh. Então o trabalho da gravidade em uma trajetória fechada UMA = A ACB + A BA = 0.
O trabalho da força elástica em uma trajetória fechada também é igual a zero. De fato, suponha que uma mola que não foi deformada no início foi esticada e seu comprimento aumentado em D eu. A força elástica realiza trabalho UMA 1 = . Ao retornar ao estado de equilíbrio, a força elástica realiza trabalho UMA 2 = . O trabalho total da força elástica durante o alongamento da mola e seu retorno ao estado não deformado é zero.
6. O trabalho da força da gravidade e da força de elasticidade em uma trajetória fechada é igual a zero.
Forças cujo trabalho em qualquer trajetória fechada é igual a zero (ou não depende da forma da trajetória) são chamadas conservativas.
As forças cujo trabalho depende da forma da trajetória são chamadas não conservativas.
A força de atrito é não conservativa. Por exemplo, um corpo se move de um ponto 1 exatamente 2 em frente primeiro 12 (Fig. 71), e depois ao longo de uma linha quebrada 132 . Em cada seção da trajetória, a força de atrito é a mesma. No primeiro caso, o trabalho da força de atrito
A 12 = –F tr eu 1 ,
e no segundo -
A 132 = A 13 + A 32, A 132 = –F tr eu 2 – F tr eu 3 .
Daqui A 12A 132.
7. Do curso de física do 7º ano, você sabe que uma característica importante dos aparelhos que funcionam é potência.
A potência é uma quantidade física igual à razão entre o trabalho e o período de tempo para o qual é feito:
|
N = . |
O poder caracteriza a velocidade de fazer o trabalho.
Unidade de potência no SI - watt (1 W).
[N] === 1 W.
A unidade de potência é a potência na qual o trabalho 1J comprometido para 1 segundo .
Perguntas para auto-exame
1. O que é chamado de trabalho? Qual é a unidade de trabalho?
2. Quando uma força realiza trabalho negativo? trabalho positivo?
3. Qual é a fórmula para calcular o trabalho da gravidade? força elástica?
5. Que forças são chamadas conservativas; não conservador?
6 * . Prove que o trabalho realizado pela força da gravidade e pela força da elasticidade não depende da forma da trajetória.
7. O que se chama poder? Qual é a unidade de potência?
Tarefa 18
1. Um menino pesando 20 kg é puxado uniformemente sobre um trenó, aplicando uma força de 20 N. A corda, pela qual o trenó é puxado, faz um ângulo de 30° com o horizonte. Qual é o trabalho da força elástica que surge na corda se o trenó se moveu 100 m?
2. Um atleta pesando 65 kg pula na água de uma torre localizada a uma altura de 3 m acima da superfície da água. Que trabalho é realizado pela força da gravidade agindo sobre o atleta quando ele se move para a superfície da água?
3. Sob a ação de uma força elástica, o comprimento de uma mola deformada com rigidez de 200 N/m diminuiu 4 cm Qual é o trabalho da força elástica?
4 * . Prove que o trabalho de uma força variável é numericamente igual à área da figura limitada pelo gráfico de coordenadas de força e pelos eixos de coordenadas.
5. Qual é a força de tração de um motor de carro se, a uma velocidade constante de 108 km/h, ele desenvolve uma potência de 55 kW?
Você já está familiarizado com o trabalho mecânico (trabalho de força) do curso básico de física da escola. Lembre-se da definição de trabalho mecânico dada ali para os seguintes casos.
Se a força é direcionada na mesma direção do deslocamento do corpo, então o trabalho realizado pela força
Neste caso, o trabalho realizado pela força é positivo.
Se a força é direcionada oposta ao movimento do corpo, então o trabalho realizado pela força é
Neste caso, o trabalho realizado pela força é negativo.
Se a força f_vec é direcionada perpendicularmente ao deslocamento s_vec do corpo, então o trabalho da força é zero:
O trabalho é uma grandeza escalar. A unidade de trabalho é chamada de joule (denominado: J) em homenagem ao cientista inglês James Joule, que desempenhou um papel importante na descoberta da lei da conservação da energia. Da fórmula (1) segue:
1J = 1N*m.
1. Uma barra pesando 0,5 kg foi movida ao longo da mesa por 2 m, aplicando-lhe uma força elástica igual a 4 N (Fig. 28.1). O coeficiente de atrito entre a barra e a mesa é 0,2. Qual é o trabalho realizado na barra:
a) gravidade m?
b) forças normais de reação ?
c) força elástica?
d) forças de atrito deslizante tr?
O trabalho total de várias forças que atuam sobre um corpo pode ser encontrado de duas maneiras:
1. Encontre o trabalho de cada força e some esses trabalhos, levando em consideração os sinais.
2. Encontre a resultante de todas as forças aplicadas ao corpo e calcule o trabalho da resultante.
Ambos os métodos levam ao mesmo resultado. Para verificar isso, retorne à tarefa anterior e responda às questões da tarefa 2.
2. O que é igual a:
a) a soma do trabalho de todas as forças que atuam sobre o bloco?
b) a resultante de todas as forças que atuam na barra?
c) o trabalho da resultante? NO caso Geral(quando a força f_vec é direcionada em um ângulo arbitrário para o deslocamento s_vec) a definição do trabalho da força é a seguinte.
O trabalho A de uma força constante é igual ao produto do módulo da força F vezes o módulo do deslocamento s e o cosseno do ângulo α entre a direção da força e a direção do deslocamento:
A = Fs cos α (4)
3. Mostre o que definição geral O trabalho segue até as conclusões apresentadas no diagrama a seguir. Formule-os verbalmente e anote-os em seu caderno.
4. Uma força é aplicada à barra sobre a mesa, cujo módulo é de 10 N. Qual é o ângulo entre essa força e o movimento da barra, se, ao mover a barra ao longo da mesa em 60 cm, essa força fez o trabalho: a) 3 J; b) –3J; c) –3J; d) -6 J? Faça desenhos explicativos.
Deixe um corpo de massa m mover-se verticalmente da altura inicial h n até a altura final h k.
Se o corpo se move para baixo (h n > h k, Fig. 28.2, a), a direção do movimento coincide com a direção da gravidade, de modo que o trabalho da gravidade é positivo. Se o corpo se move para cima (h n< h к, рис. 28.2, б), то работа силы тяжести отрицательна.
Em ambos os casos, o trabalho realizado pela gravidade
A \u003d mg (h n - h k). (5)
Vamos agora encontrar o trabalho realizado pela gravidade ao se mover em um ângulo com a vertical.
5. Um pequeno bloco de massa m deslizou ao longo de um plano inclinado de comprimento s e altura h (Fig. 28.3). O plano inclinado faz um ângulo α com a vertical.
a) Qual é o ângulo entre a direção da gravidade e a direção do movimento da barra? Faça um desenho explicativo.
b) Expresse o trabalho da gravidade em termos de m, g, s, α.
c) Expresse s em termos de he α.
d) Expresse o trabalho da gravidade em termos de m, g, h.
e) Qual é o trabalho da gravidade quando a barra se move para cima ao longo de todo o mesmo plano?
Tendo completado esta tarefa, você se certificou de que o trabalho da gravidade é expresso pela fórmula (5) mesmo quando o corpo se move em um ângulo com a vertical - tanto para cima quanto para baixo.
Mas então a fórmula (5) para o trabalho da gravidade é válida quando o corpo se move ao longo de qualquer trajetória, porque qualquer trajetória (Fig. 28.4, a) pode ser representada como um conjunto de pequenos "planos inclinados" (Fig. 28.4, b) . 
Nesse caminho,
o trabalho da gravidade durante o movimento, mas qualquer trajetória é expressa pela fórmula
A t \u003d mg (h n - h k),
onde h n - a altura inicial do corpo, h a - sua altura final.
O trabalho da gravidade não depende da forma da trajetória.
Por exemplo, o trabalho da gravidade ao mover um corpo do ponto A para o ponto B (Fig. 28.5) ao longo da trajetória 1, 2 ou 3 é o mesmo. Daqui, em particular, segue-se que o trabalho da gravidade ao se mover ao longo de uma trajetória fechada (quando o corpo retorna ao ponto de partida) é igual a zero. 
6. Uma bola de massa m, pendurada em um fio de comprimento l, é desviada 90º, mantendo o fio esticado, e solta sem empurrão.
a) Qual é o trabalho da gravidade durante o tempo em que a bola se move para a posição de equilíbrio (Fig. 28.6)?
b) Qual é o trabalho da força elástica do fio no mesmo tempo?
c) Qual é o trabalho das forças resultantes aplicadas à bola no mesmo tempo?
Quando a mola retorna ao seu estado não deformado, a força elástica sempre realiza um trabalho positivo: sua direção coincide com a direção do movimento (Fig. 28.7). 
Encontre o trabalho da força elástica.
O módulo desta força está relacionado com o módulo de deformação x pela relação (ver § 15)
O trabalho de tal força pode ser encontrado graficamente.
Observe primeiro que o trabalho de uma força constante é numericamente igual à área do retângulo sob o gráfico da força versus deslocamento (Fig. 28.8). 
A Figura 28.9 mostra um gráfico de F(x) para a força elástica. Vamos dividir mentalmente todo o deslocamento do corpo em intervalos tão pequenos que a força sobre cada um deles possa ser considerada constante. 
Então o trabalho em cada um desses intervalos é numericamente igual à área da figura sob a seção correspondente do gráfico. Todo o trabalho é igual à soma do trabalho nessas áreas.
Consequentemente, neste caso, o trabalho também é numericamente igual à área da figura sob o gráfico de dependência F(x). 
7. Usando a Figura 28.10, prove que
o trabalho da força elástica quando a mola retorna ao estado não deformado é expresso pela fórmula
A = (kx 2)/2. (7)
8. Usando o gráfico da Figura 28.11, prove que quando a deformação da mola muda de x n para x k, o trabalho da força elástica é expresso pela fórmula
Da fórmula (8) vemos que o trabalho da força elástica depende apenas da deformação inicial e final da mola, Portanto, se o corpo é primeiro deformado e depois retorna ao seu estado inicial, então o trabalho do elástico força é zero. Lembre-se de que o trabalho da gravidade tem a mesma propriedade.
9. No momento inicial, a tensão da mola com rigidez de 400 N/m é de 3 cm. A mola é esticada mais 2 cm.
a) Qual é a deformação final da mola?
b) Qual é o trabalho realizado pela força elástica da mola?
10. No momento inicial, uma mola com rigidez de 200 N/m é esticada em 2 cm e no momento final é comprimida em 1 cm. Qual é o trabalho da força elástica da mola?
Deixe o corpo deslizar sobre um suporte fixo. A força de atrito deslizante que atua sobre o corpo é sempre direcionada oposta ao movimento e, portanto, o trabalho da força de atrito deslizante é negativo para qualquer direção do movimento (Fig. 28.12). 
Portanto, se a barra for movida para a direita e com um pino na mesma distância para a esquerda, então, embora retorne à sua posição inicial, o trabalho total da força de atrito deslizante não será igual a zero. Esta é a diferença mais importante entre o trabalho da força de atrito deslizante e o trabalho da força da gravidade e da força de elasticidade. Lembre-se de que o trabalho dessas forças ao mover o corpo ao longo de uma trajetória fechada é igual a zero.
11. Uma barra com massa de 1 kg foi movida ao longo da mesa de modo que sua trajetória resultou ser um quadrado com um lado de 50 cm.
a) O bloco voltou ao seu ponto de partida?
b) Qual é o trabalho total da força de atrito que atua sobre a barra? O coeficiente de atrito entre a barra e a mesa é 0,3.
Muitas vezes, não só o trabalho feito é importante, mas também a velocidade do trabalho. Caracteriza-se pelo poder.
A potência P é a razão entre o trabalho realizado A e o intervalo de tempo t durante o qual esse trabalho é realizado:
(Às vezes, a potência na mecânica é denotada pela letra N e na eletrodinâmica pela letra P. Achamos mais conveniente usar a mesma designação de potência.)
A unidade de potência é o watt (denominado: W), em homenagem ao inventor inglês James Watt. Da fórmula (9) segue que
1 W = 1 J/s.
12. Que potência uma pessoa desenvolve ao levantar uniformemente um balde de água pesando 10 kg a uma altura de 1 m por 2 s?
Muitas vezes é conveniente expressar o poder não em termos de trabalho e tempo, mas em termos de força e velocidade.
Considere o caso em que a força é direcionada ao longo do deslocamento. Então o trabalho da força A = Fs. Substituindo esta expressão na fórmula (9) por potência, obtemos:
P = (Fs)/t = F(s/t) = Fv. (dez)
13. Um carro está dirigindo por uma estrada horizontal a uma velocidade de 72 km/h. Ao mesmo tempo, seu motor desenvolve uma potência de 20 kW. Qual é a força de resistência ao movimento do carro?
Dica. Quando um carro está se movendo ao longo de uma estrada horizontal com velocidade constante, a força de tração é igual em valor absoluto à força de arrasto do carro.
14. Quanto tempo levará para levantar uniformemente um bloco de concreto pesando 4 toneladas a uma altura de 30 m, se a potência do motor do guindaste for 20 kW e a eficiência do motor do guindaste for 75%?
Dica. A eficiência do motor elétrico é igual à razão entre o trabalho de elevação da carga e o trabalho do motor. 
15. Uma bola de massa 200 g é lançada de uma sacada de 10 de altura e com um ângulo de 45º em relação ao horizonte. Alcançando em voo altura máxima 15 m, a bola atingiu o solo.
a) Qual é o trabalho realizado pela gravidade para levantar a bola?
b) Qual é o trabalho realizado pela gravidade quando a bola é abaixada?
c) Qual é o trabalho realizado pela gravidade durante todo o vôo da bola?
d) Há dados extras na condição?
16. Uma bola pesando 0,5 kg está suspensa por uma mola com rigidez de 250 N/m e está em equilíbrio. A bola é levantada de modo que a mola se torne indeformada e liberada sem um empurrão.
a) A que altura a bola foi levantada?
b) Qual é o trabalho da gravidade durante o tempo em que a bola se move para a posição de equilíbrio?
c) Qual é o trabalho da força elástica durante o tempo em que a bola se move para a posição de equilíbrio?
d) Qual é o trabalho da resultante de todas as forças aplicadas à bola durante o tempo em que a bola se move para a posição de equilíbrio?
17. O trenó pesando 10 kg sai sem velocidade inicial co montanha de neve com um ângulo de inclinação α = 30º e percorrer uma certa distância ao longo de uma superfície horizontal (Fig. 28.13). O coeficiente de atrito entre o trenó e a neve é 0,1. O comprimento da base da montanha l = 15 m. 
a) Qual é o módulo da força de atrito quando o trenó se move sobre uma superfície horizontal?
b) Qual é o trabalho da força de atrito quando o trenó se move ao longo de uma superfície horizontal em uma trajetória de 20 m?
c) Qual é o módulo da força de atrito quando o trenó sobe a montanha?
d) Qual é o trabalho realizado pela força de atrito durante a descida do trenó?
e) Qual é o trabalho realizado pela gravidade durante a descida do trenó?
f) Qual é o trabalho das forças resultantes que atuam no trenó quando ele desce da montanha?
18. Um carro pesando 1 tonelada move-se a uma velocidade de 50 km/h. O motor desenvolve uma potência de 10 kW. O consumo de gasolina é de 8 litros por 100 km. A densidade da gasolina é 750 kg/m 3 e seu calor específico de combustão é 45 MJ/kg. Qual é a eficiência do motor? Há dados extras na condição?
Dica. eficiência motor térmicoé igual à razão entre o trabalho realizado pelo motor e a quantidade de calor liberada durante a combustão do combustível.
O trabalho mecânico é uma energia característica do movimento dos corpos físicos, que tem uma forma escalar. É igual ao módulo da força que atua sobre o corpo, multiplicado pelo módulo de deslocamento causado por essa força e o cosseno do ângulo entre eles.
Fórmula 1 - Trabalho mecânico.
F - Força agindo sobre o corpo.
s - movimento do corpo.
cosa - Cosseno do ângulo entre a força e o deslocamento.
Esta fórmula tem uma forma geral. Se o ângulo entre a força aplicada e o deslocamento for zero, então o cosseno é 1. Assim, o trabalho só será igual ao produto da força pelo deslocamento. Simplificando, se o corpo se move na direção da aplicação da força, o trabalho mecânico é igual ao produto da força pelo deslocamento.
Segundo caso especial quando o ângulo entre a força que atua sobre o corpo e seu deslocamento é de 90 graus. Neste caso, o cosseno de 90 graus é igual a zero, respectivamente, o trabalho será igual a zero. E, de fato, o que acontece é que aplicamos força em uma direção e o corpo se move perpendicularmente a ela. Ou seja, o corpo obviamente não está se movendo sob a influência de nossa força. Assim, o trabalho de nossa força para mover o corpo é zero.
Figura 1 - O trabalho de forças ao mover o corpo.
Se mais de uma força atua sobre o corpo, então a força total que atua sobre o corpo é calculada. E então é substituído na fórmula como a única força. Um corpo sob a ação de uma força pode se mover não apenas em linha reta, mas também ao longo de uma trajetória arbitrária. Nesse caso, o trabalho é calculado para um pequeno trecho de movimento, que pode ser considerado reto e depois somado ao longo de todo o trajeto.
O trabalho pode ser positivo e negativo. Ou seja, se o deslocamento e a força coincidem em direção, então o trabalho é positivo. E se a força for aplicada em uma direção e o corpo se mover na outra, o trabalho será negativo. Um exemplo de trabalho negativo é o trabalho da força de atrito. Uma vez que a força de atrito é direcionada contra o movimento. Imagine um corpo movendo-se ao longo de um plano. Uma força aplicada a um corpo o empurra em uma determinada direção. Essa força faz um trabalho positivo para mover o corpo. Mas, ao mesmo tempo, a força de atrito realiza trabalho negativo. Ele retarda o movimento do corpo e é direcionado para o seu movimento.
Figura 2 - Força de movimento e atrito.
O trabalho em mecânica é medido em Joules. Um Joule é o trabalho realizado por uma força de um Newton quando um corpo se move um metro. Além da direção do movimento do corpo, a magnitude da força aplicada também pode mudar. Por exemplo, quando uma mola é comprimida, a força aplicada a ela aumentará proporcionalmente à distância percorrida. Neste caso, o trabalho é calculado pela fórmula.
Fórmula 2 - Trabalho de compressão de uma mola.
k é a rigidez da mola.
x - coordenada de movimento.
Quase todos, sem hesitar, responderão: na segunda. E eles estarão errados. O caso é justamente o contrário. Na física, o trabalho mecânico é descrito as seguintes definições: trabalho mecânico é feito quando uma força atua sobre um corpo e ele se move. O trabalho mecânico é diretamente proporcional à força aplicada e à distância percorrida.
O trabalho mecânico é determinado pela fórmula:
onde A é trabalho, F é força, s é a distância percorrida.
POTENCIAL(função potencial), conceito que caracteriza uma ampla classe de campos de força física (elétrica, gravitacional, etc.) e campos em geral quantidades físicas, representado por vetores (campo de velocidade do fluido, etc.). Em geral, o potencial campo vetorial uma( x,y,z) é uma função escalar você(x,y,z) que a=grad
35. Condutores em um campo elétrico. Capacidade elétrica.condutores em um campo elétrico. Condutores são substâncias caracterizadas pela presença de um grande número de portadores de carga livre que podem se mover sob a influência de um campo elétrico. Os condutores incluem metais, eletrólitos, carvão. Nos metais, os portadores de cargas livres são os elétrons das camadas externas dos átomos, que, quando os átomos interagem, perdem completamente suas ligações com “seus” átomos e se tornam propriedade de todo o condutor como um todo. Os elétrons livres participam do movimento térmico como moléculas de gás e podem se mover através do metal em qualquer direção. Capacidade elétrica- uma característica de um condutor, uma medida de sua capacidade de acumular uma carga elétrica. Na teoria dos circuitos elétricos, a capacitância é a capacitância mútua entre dois condutores; parâmetro do elemento capacitivo do circuito elétrico, apresentado na forma de uma rede de dois terminais. Essa capacitância é definida como a razão entre a magnitude da carga elétrica e a diferença de potencial entre esses condutores.
Capacitância de um capacitor plano.
Este. a capacitância de um capacitor plano depende apenas de seu tamanho, forma e constante dielétrica. Para criar um capacitor de alta capacidade, é necessário aumentar a área das placas e reduzir a espessura da camada dielétrica.
37. Interação magnética de correntes no vácuo. Lei de Ampère.Lei de Ampère. Em 1820, Ampère (cientista francês (1775-1836)) estabeleceu experimentalmente uma lei pela qual se pode calcular força agindo em um elemento condutor de comprimento com corrente.
onde é o vetor de indução magnética, é o vetor do elemento de comprimento do condutor desenhado na direção da corrente.
Módulo de força , onde é o ângulo entre a direção da corrente no condutor e a direção do campo magnético. Para um condutor reto com corrente em um campo uniforme
A direção da força atuante pode ser determinada usando regras da mão esquerda:
Se a palma da mão esquerda estiver posicionada de modo que o componente normal (à corrente) campo magnético entrou na palma da mão, e quatro dedos estendidos são direcionados ao longo da corrente, então o polegar indicará a direção em que a força de Ampère atua.
38. Intensidade do campo magnético. Lei de Biot-Savart-LaplaceForça do campo magnético(designação padrão H ) - vetor quantidade física, igual à diferença do vetor indução magnética B e vetor de magnetização J .
NO Sistema Internacional de Unidades (SI): 
Onde- constante magnética.
lei BSL. A lei que determina o campo magnético de um elemento de corrente individual 
39. Aplicações da lei de Biot-Savart-Laplace. Para campo de corrente contínua
Para um laço circular.
E para o solenóide
40. Indução de campo magnético O campo magnético é caracterizado por uma grandeza vetorial, que é chamada de indução do campo magnético (uma grandeza vetorial, que é a força característica do campo magnético em um determinado ponto do espaço). MI. (B) esta não é uma força que atua nos condutores, é uma quantidade encontrada através de uma determinada força de acordo com a seguinte fórmula: B \u003d F / (I * l) (Verbalmente: Módulo vetorial MI. (B) é igual à razão entre o módulo de força F, com o qual o campo magnético atua em um condutor condutor de corrente localizado perpendicularmente às linhas magnéticas, para a intensidade da corrente no condutor I e o comprimento do condutor l. A indução magnética depende apenas do campo magnético. A este respeito, a indução pode ser considerada uma característica quantitativa do campo magnético. Determina com que força (Força de Lorentz) o campo magnético atua sobre uma carga que se move com velocidade. 
MI é medido em Tesla (1 T). Nesse caso, 1 Tl \u003d 1 N / (A * m). MI tem direção. Graficamente, pode ser desenhado como linhas. Em um campo magnético uniforme, os MIs são paralelos e o vetor MI será direcionado da mesma maneira em todos os pontos. No caso de um campo magnético não uniforme, por exemplo, um campo em torno de um condutor com corrente, o vetor de indução magnética mudará em cada ponto do espaço ao redor do condutor, e as tangentes a esse vetor criarão círculos concêntricos ao redor do condutor.
41. Movimento de uma partícula em um campo magnético. Força Lorentz. a) - Se uma partícula voa para uma região de campo magnético uniforme, e o vetor V é perpendicular ao vetor B, então ela se move ao longo de um círculo de raio R=mV/qB, pois a força de Lorentz Fl=mV^2 /R desempenha o papel de uma força centrípeta. O período de revolução é T=2piR/V=2pim/qB e não depende da velocidade da partícula (isso é verdade apenas para V<<скорости света) - Если угол между векторами V и B не равен 0 и 90 градусов, то частица в однородном магнитном поле движется по винтовой линии. - Если вектор V параллелен B, то частица движется по прямой линии (Fл=0). б) Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца.
A força L. é determinada pela relação: Fl = q V B sina (q é a magnitude da carga em movimento; V é o módulo de sua velocidade; B é o módulo do vetor de indução do campo magnético; alfa é o ângulo entre o vetor V e o vetor B) A força de Lorentz é perpendicular à velocidade e, portanto, não realiza trabalho, não altera o módulo da velocidade da carga e sua energia cinética. Mas a direção da velocidade muda continuamente. A força de Lorentz é perpendicular aos vetores B e v, e sua direção é determinada usando a mesma regra da mão esquerda que a direção da força de Ampère: se a mão esquerda estiver posicionada de modo que o componente de indução magnética B, perpendicular à velocidade da carga, entra na palma da mão e quatro dedos são direcionados ao longo do movimento de uma carga positiva (contra o movimento de uma carga negativa), então o polegar dobrado 90 graus mostrará a direção da força de Lorentz agindo sobre a carga F l. 
Para poder caracterizar as características energéticas do movimento, foi introduzido o conceito de trabalho mecânico. E é a ela em suas diversas manifestações que o artigo é dedicado. Para entender o tema é fácil e bastante complexo. O autor sinceramente tentou torná-lo mais compreensível e compreensível, e só podemos esperar que o objetivo tenha sido alcançado.
Como isso é chamado? Se alguma força atua sobre o corpo e, como resultado da ação dessa força, o corpo se move, isso é chamado de trabalho mecânico. Quando abordado do ponto de vista da filosofia científica, vários aspectos adicionais podem ser distinguidos aqui, mas o artigo abordará o tema do ponto de vista da física. O trabalho mecânico não é difícil se você pensar cuidadosamente sobre as palavras escritas aqui. Mas a palavra "mecânico" geralmente não é escrita, e tudo é reduzido à palavra "trabalho". Mas nem todo trabalho é mecânico. Aqui um homem senta e pensa. Funciona? Mentalmente sim! Mas é trabalho mecânico? Não. E se a pessoa estiver andando? Se o corpo se move sob a influência de uma força, isso é trabalho mecânico. Tudo é simples. Em outras palavras, a força que age sobre o corpo realiza trabalho (mecânico). E mais uma coisa: é o trabalho que pode caracterizar o resultado da ação de uma determinada força. Portanto, se uma pessoa anda, certas forças (atrito, gravidade etc.) realizam trabalho mecânico em uma pessoa e, como resultado de sua ação, uma pessoa muda seu ponto de localização, ou seja, ela se move.
O trabalho como grandeza física é igual à força que atua sobre o corpo, multiplicada pela trajetória que o corpo percorreu sob a influência dessa força e na direção por ela indicada. Podemos dizer que o trabalho mecânico foi realizado se 2 condições fossem atendidas simultaneamente: a força agiu sobre o corpo e ele se moveu na direção de sua ação. Mas não foi realizado ou não é realizado se a força agiu e o corpo não mudou sua localização no sistema de coordenadas. Aqui estão pequenos exemplos onde o trabalho mecânico não é feito:
Dependendo de certas condições, o trabalho mecânico pode ser negativo e positivo. Portanto, se as direções e forças e os movimentos do corpo são os mesmos, ocorre um trabalho positivo. Um exemplo de trabalho positivo é o efeito da gravidade em uma gota de água caindo. Mas se a força e a direção do movimento são opostas, ocorre um trabalho mecânico negativo. Um exemplo de tal opção é um balão subindo e gravidade, que faz um trabalho negativo. Quando um corpo é submetido à influência de várias forças, esse trabalho é chamado de "trabalho de força resultante".
Passamos da teoria para a parte prática. Separadamente, devemos falar sobre o trabalho mecânico e seu uso na física. Como muitos provavelmente se lembraram, toda a energia do corpo é dividida em cinética e potencial. Quando um objeto está em equilíbrio e não se move para lugar algum, sua energia potencial é igual à energia total e sua energia cinética é zero. Quando o movimento começa, a energia potencial começa a diminuir, a energia cinética a aumentar, mas no total elas são iguais à energia total do objeto. Para um ponto material, a energia cinética é definida como o trabalho da força que acelerou o ponto de zero até o valor H e, na forma de fórmula, a cinética do corpo é ½ * M * H, onde M é a massa. Para descobrir a energia cinética de um objeto que consiste em muitas partículas, você precisa encontrar a soma de todas as energias cinéticas das partículas, e essa será a energia cinética do corpo.
No caso em que todas as forças que atuam sobre o corpo são conservativas e a energia potencial é igual ao total, nenhum trabalho é realizado. Este postulado é conhecido como a lei da conservação da energia mecânica. A energia mecânica em um sistema fechado é constante no intervalo de tempo. A lei de conservação é amplamente utilizada para resolver problemas da mecânica clássica.
Em termodinâmica, o trabalho realizado por um gás durante a expansão é calculado pela integral da pressão multiplicada pelo volume. Essa abordagem é aplicável não apenas nos casos em que há uma função exata do volume, mas também em todos os processos que podem ser exibidos no plano pressão/volume. O conhecimento do trabalho mecânico também se aplica não apenas aos gases, mas a tudo que pode exercer pressão.
Na mecânica teórica, todas as propriedades e fórmulas descritas acima são consideradas com mais detalhes, em particular, são projeções. Ela também dá sua própria definição para várias fórmulas de trabalho mecânico (um exemplo da definição para a integral de Rimmer): o limite para o qual a soma de todas as forças do trabalho elementar tende quando a finura da partição tende a zero é chamado de trabalho da força ao longo da curva. Provavelmente difícil? Mas nada, com mecânica teórica tudo. Sim, e todo o trabalho mecânico, física e outras dificuldades acabaram. Além disso, haverá apenas exemplos e uma conclusão.
O SI usa joules para medir o trabalho, enquanto o GHS usa ergs:
Para finalmente entender um conceito como trabalho mecânico, você deve estudar alguns exemplos separados que permitirão considerá-lo de muitos, mas não de todos os lados:
Finalmente, quero tocar no tema do poder. O trabalho realizado por uma força em uma unidade de tempo é chamado de potência. De fato, a potência é uma quantidade física que é um reflexo da razão entre o trabalho e um certo período de tempo durante o qual esse trabalho foi feito: M = P / B, onde M é potência, P é trabalho, B é tempo. A unidade SI de potência é 1 watt. Um watt é igual à potência que faz o trabalho de um joule em um segundo: 1 W = 1J \ 1s.
