Что такое механическая работа. Как связаны работа и энергия. Какие виды механической энергии существуют. Как формулируется закон сохранения механической энергии. Что характеризует мощность.
Механическая работа: определение и формула расчета
Механическая работа — это физическая величина, характеризующая преобразование энергии из одной формы в другую при действии силы на движущееся тело. Работа определяется как скалярное произведение вектора силы на вектор перемещения:
A = F * s * cos α
где A — работа, F — модуль силы, s — модуль перемещения, α — угол между векторами силы и перемещения.
Единица измерения работы в СИ — джоуль (Дж). 1 Дж равен работе силы 1 Н на перемещении 1 м в направлении действия силы.
Виды механической энергии: кинетическая и потенциальная
Механическая энергия тела — это скалярная физическая величина, характеризующая способность тела совершать работу. Различают два основных вида механической энергии:
- Кинетическая энергия — энергия движения тела. Определяется формулой: Ek = mv2/2, где m — масса тела, v — его скорость.
- Потенциальная энергия — энергия взаимодействия тел или частей одного тела. Для тела в поле силы тяжести: Ep = mgh, где h — высота над нулевым уровнем. Для упруго деформированного тела: Ep = kx2/2, где k — жесткость, x — деформация.
Полная механическая энергия системы равна сумме кинетической и потенциальной энергий: E = Ek + Ep.
Закон сохранения механической энергии и его применение
Закон сохранения механической энергии является одним из фундаментальных законов физики. Он формулируется следующим образом:
В замкнутой системе, где действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется неизменной:
E = Ek + Ep = const
Этот закон позволяет решать многие задачи механики без подробного рассмотрения сил, действующих на тело. Он применяется, например, при анализе колебаний маятника, движения тел на американских горках, падения тел и т.д.
Мощность как характеристика скорости совершения работы
Мощность — это физическая величина, характеризующая скорость совершения работы. Она определяется как отношение работы ко времени, за которое эта работа была совершена:
N = A / t
где N — мощность, A — работа, t — время.
Единица измерения мощности в СИ — ватт (Вт). 1 Вт равен мощности, при которой за 1 с совершается работа 1 Дж.
Мощность также может быть выражена через силу и скорость:
N = F * v
Эта формула часто применяется при расчетах мощности двигателей.
Консервативные и диссипативные силы: их роль в сохранении энергии
При рассмотрении закона сохранения энергии важно различать консервативные и диссипативные силы:
- Консервативные силы — силы, работа которых не зависит от формы траектории движения тела, а определяется только начальным и конечным положением. Примеры: сила тяжести, сила упругости.
- Диссипативные силы — силы, работа которых зависит от траектории движения и приводит к преобразованию механической энергии в другие формы (обычно во внутреннюю энергию тел). Пример: сила трения.
В системах, где действуют только консервативные силы, механическая энергия сохраняется. При наличии диссипативных сил полная механическая энергия уменьшается.
Теорема о кинетической энергии и ее следствия
Теорема о кинетической энергии устанавливает связь между работой силы и изменением кинетической энергии тела:
Работа результирующей всех сил, действующих на тело, равна изменению его кинетической энергии:
A = ΔEk = Ek2 — Ek1
Эта теорема позволяет решать задачи двумя способами:
- Через вычисление работы сил и нахождение изменения скорости.
- Через расчет изменения кинетической энергии и определение совершенной работы.
Теорема о кинетической энергии применима как к консервативным, так и к диссипативным силам.
Потенциальная энергия в различных силовых полях
Понятие потенциальной энергии вводится для консервативных сил. Рассмотрим потенциальную энергию в различных силовых полях:
Гравитационное поле Земли
Потенциальная энергия тела массой m на высоте h над поверхностью Земли:
Ep = mgh
где g — ускорение свободного падения.
Поле силы упругости
Потенциальная энергия упруго деформированного тела (например, пружины):
Ep = kx2/2
где k — коэффициент жесткости, x — величина деформации.
Гравитационное поле точечной массы
Потенциальная энергия тела массой m в поле тяготения массы M на расстоянии r:
E
где G — гравитационная постоянная.
Знание выражений для потенциальной энергии позволяет применять закон сохранения энергии в различных задачах механики.
Связь работы и изменения потенциальной энергии
Для консервативных сил существует важная связь между работой и изменением потенциальной энергии:
Работа консервативной силы равна убыли потенциальной энергии:
A = -(Ep2 — Ep1) = -ΔEp
Эта формула позволяет вычислять работу сил через изменение потенциальной энергии, что часто проще, чем прямой расчет работы.
Примеры применения:
- Работа силы тяжести при падении тела: A = mg(h1 — h2)
- Работа силы упругости пружины: A = k(x12 — x22)/2
Эта связь между работой и потенциальной энергией лежит в основе многих методов решения задач механики.
Урок 11. Лекция 11. Работа. Мощность. Энергия. Закон сохранения энергии
Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы.
Если на тело действует сила и тело под действием этой силы перемещается, то говорят, что сила совершает работу.
Механическая работа – это скалярная величина, равная произведению модуля силы, действующей на тело, на модуль перемещения и на косинус угла между вектором силы и вектором перемещения (или скорости).
A = Fs cos α
Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю.
В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 Н на перемещении 1 м в направлении действия силы.
[1 Дж=1 Н·м]
Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью.
Мощность N – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа:
N=A/t
В Международной системе (СИ) единица мощности называется ватт (Вт). Ватт равен мощности силы, совершающей работу в 1 Дж за время 1 с.
Внесистемная единица мощности 1 л.с.=735 Вт
Связь между мощностью и скоростью при равномерном движении:
N=A/t так как A=FScosα тогда N=(FScosα)/t, но S/t = v следовательно
N=Fvcos α
В технике используются единицы работы и мощности:
1 Вт·с = 1 Дж; 1Вт·ч = 3,6·103 Дж; 1кВт·ч = 3,6·106 Дж
Если тело способно совершить работу, то говорят, что оно обладает энергией.
Механическая энергия тела – это скалярная величина, равная максимальной работе, которая может быть совершена в данных условиях.
Обозначается Е Единица энергии в СИ [1Дж = 1Н*м]
Механическая работа есть мера изменения энергии в различных процессах А = ΔЕ.
Различают два вида механической энергии – кинетическая Ек и потенциальная Еp энергия.
Полная механическая энергия тела равна сумме его кинетической и потенциальной энергий
Е = Ек + Еp
Кинетическая энергия – это энергия тела, обусловленная его движением.
Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела:
Кинетическая энергия – это энергия движения. Кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью равна работе, которую должна совершить сила, приложенная к покоящемуся телу, чтобы сообщить ему эту скорость:
Если тело движется со скоростью , то для его полной остановки необходимо совершить работу
Наряду с кинетической энергией или энергией движения в физике важную роль играет понятиепотенциальной энергии или энергии взаимодействия тел.
Потенциальная энергия – энергия тела, обусловленная взаимным расположением взаимодействующих между собой тел или частей одного тела.
Понятие потенциальной энергии можно ввести только для сил, работа которых не зависит от траектории движения тела и определяется только начальным и конечным положениями. Такие силы называются консервативными. Работа консервативных сил на замкнутой траектории равна нулю.
Свойством консервативности обладают сила тяжести и сила упругости. Для этих сил можно ввести понятие потенциальной энергии.
Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести (потенциальная энергия тела, поднятого над землёй):
Ep = mgh
Она равна работе, которую совершает сила тяжести при опускании тела на нулевой уровень.
Понятие потенциальной энергии можно ввести и для упругой силы. Эта сила также обладает свойством консервативности.
Растягивая (или сжимая) пружину, мы можем делать это различными способами.
Можно просто удлинить пружину на величину x, или сначала удлинить ее на 2x, а затем уменьшить удлинение до значения x и т. д. Во всех этих случаях упругая сила совершает одну и ту же работу, которая зависит только от удлинения пружины x в конечном состоянии, если первоначально пружина была недеформирована. Эта работа равна работе внешней силы A, взятой с противоположным знаком :
где k – жесткость пружины.
Растянутая (или сжатая) пружина способна привести в движение прикрепленное к ней тело, то есть сообщить этому телу кинетическую энергию. Следовательно, такая пружина обладает запасом энергии. Потенциальной энергией пружины (или любого упруго деформированного тела) называют величину
Потенциальная энергия упруго деформированного тела равна работе силы упругости при переходе из данного состояния в состояние с нулевой деформацией.
Если в начальном состоянии пружина уже была деформирована, а ее удлинение было равно x1, тогда при переходе в новое состояние с удлинением x2 сила упругости совершит работу, равную изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:
Потенциальная энергия при упругой деформации – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой силами упругости.
Если тела, составляющие замкнутую механическую систему, взаимодействуют между собой только силами тяготения и упругости, то работа этих сил равна изменению потенциальной энергии тел, взятому с противоположным знаком:
A = –(Ep2 – Ep1).
По теореме о кинетической энергии эта работа равна изменению кинетической энергии тел:
A = Ek2 – Ek1
Следовательно Ek2 – Ek1 = –(Ep2 – Ep1) или Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2.
Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной.
Это утверждение выражает закон сохранения энергии в механических процессах. Он является следствием законов Ньютона.
Сумму E = Ek + Ep называют полной механической энергией.
Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих между собой только консервативными силами, при любых движениях этих тел не изменяется. Происходят лишь взаимные превращения потенциальной энергии тел в их кинетическую энергию, и наоборот, или переход энергии от одного тела к другому.
Е = Ек + Еp = const
Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой консервативными силами, то есть силами, для которых можно ввести понятие потенциальной энергии.
В реальных условиях практически всегда на движущиеся тела наряду с силами тяготения, силами упругости и другими консервативными силами действуют силы трения или силы сопротивления среды.
Сила трения не является консервативной. Работа силы трения зависит от длины пути.
Если между телами, составляющими замкнутую систему, действуют силы трения, то механическая энергия не сохраняется. Часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию тел (нагревание).
2. Работа силы. Мощность. Энергия.
Пусть тело на которого действует некоторая сила проходит, двигаясь по некоторой траектории, путьS. Действие силы на путиS характеризуется величиной которая называется работой.
при F = const
Работа — Мера передачи действия (механического) от одного тела к другому в процессе взаимодействия
Силы, работа которых не зависит от формы пути, а определяется только наличным и конечным положениями тела в пространстве, называются консервативными или потенциальными.
Силы, работа которых
зависит от формы пути называются неконсервативными.
Силы консервативные тогда, когда в системе нет перехода механического движения в другие формы движения материи или наоборот.
Силы, работа которых
возрастает по величине, при увеличении
пути независимо от того, замкнут путь
или нет, называются
Мощность — скалярная физическая величина равная отношению произведенной работы к промежутку времени в течении которого эта работа произошла.
Механическое движение может переходить в другие виды движения материи (в тепловое, в электромагнитное действие и др.). Переходы осуществляются в строго определённых количественных соотношениях. Общей мерой для всех видов движения материи является энергия.
Энергия — Мера количества любых видов движения материи (тела).
Энергия — физическая
величина характеризующая способность
тела совершать работу.
Для характеристики
изменения энергии взаимодействующих
тел введена специальная физическая
величина — работа силы.
Кинетической энергией называется энергия движущегося тела.
Работа равнодействующей сил приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии тела.
Если действует ещё сила трения, то Aтр< 0 и кинетическая энергия тела будет уменьшаться.
Потенциальной энергией тела Энергия, обусловленная взаимным расположением тел или частей одного и того же тела и характером их взаимодействия.
Сила направлена всегда в сторону уменьшения потенциальной энергии.
Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела взятому с противоположным знаком
Физическая величина,
равная половине произведения жесткости
тела (пружины) на квадрат его деформации,
называют потенциальной энергией
упругодеформированого тела.
Работа силы упругости равна изменению потенциальной энергии упруго деформированного тела взятому с противоположным знаком
Если на частицу в каждой точке пространства действует определённая сила, то эту совокупность сил называют силовым полем. Если силы поля постоянны по величине, неизменны по направлению и не зависят от времени, то образуемые ими поля называютсяоднородные и постоянные силовые поля.
В однородном постоянном силовом поле:
а) работа по замкнутому пути равна нулю.
б) работа при переносе материальной частицы из одного положения в другое не зависит от формы пути, а определяется положением начальной и конечной точек переноса.
Изолированной, или замкнутой, называют систему тел, взаимодействующих только между собой и не взаимодействующих с телами, не входящими в систему.
Центром масс (центр
инерции) — точка, характеризующая
распределение масс в механической
системе.
Радиус вектор центра масс
системы состоящей из n
точек, равен
где mi, ri — масса и радиус вектор i—ой точки. При движении тела системы его центр масс движется как материальная точка с массой, равной массе всего тела, к которой приложены все силы, действующие на тело.
Так как система под действием внешних сил движется, то координаты центра масс со временем меняются
Если система замкнута, т.е.
то
Закон сохранения импульса: полный импульс замкнутой системы сохраняется неизменным, а центр масс движется равномерно и прямолинейно (или покоится).
Векторная сумма импульсов тел, входящих в замкнутую систему, остается неизменной при механическом взаимодействии тел внутри этой системы.
Сумма кинетической
и потенциальной энергии тела называется
полной механической энергией тела.
Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения и упругости, остается неизменной.
При любых физических взаимодействиях энергия не возникает не исчезает, а только превращается из одной формы в другую.
Об Энтерджи | Мы питаем жизнь
Наша цель
Мы питаем жизнь сегодня и для будущих поколений. Это означает, что мы делаем больше, чем просто обеспечиваем электричество и природный газ. Это означает, что мы слушаем, чтобы мы могли продолжать лучше обслуживать, лучше поддерживать и лучше строить будущее вместе. День за днем мы работаем над улучшением жизни, созданием бизнеса и обеспечением процветания в наших разнообразных сообществах.
Кто мы
Entergy, компания из списка Fortune 500 со штаб-квартирой в Новом Орлеане, обеспечивает жизнь 3 миллионам клиентов в Арканзасе, Луизиане, Миссисипи и Техасе. Entergy создает более чистое и устойчивое энергетическое будущее для всех с помощью нашего разнообразного портфолио по производству электроэнергии, включая все более безуглеродные источники энергии.
Имея корни в Южном заливе более века, Entergy является признанным лидером в области корпоративного гражданства, ежегодно принося более 100 миллионов долларов экономической выгоды местным сообществам посредством благотворительной и информационно-пропагандистской деятельности в течение последних нескольких лет. Наши около 12 000 сотрудников посвятили себя обеспечению жизни сегодня и для будущих поколений.
Чем мы занимаемся
Мы существуем для того, чтобы развивать энергетический бизнес мирового класса, который создает устойчивую ценность для наших четырех ключевых заинтересованных сторон — наших клиентов, сотрудников, сообществ и владельцев. Это наша миссия на протяжении многих лет. Мы с самого начала поняли, что для создания реальной, устойчивой стоимости решения, которые мы принимаем, и стратегии, которые мы используем, должны приносить пользу всем заинтересованным сторонам.
Краткая информация об Entergy
100+ | 3 миллиона | 206 000 | Fortune 500 |
| 12 000 сотрудников | 24 000 мегаватт | 121 600 миль цепи | ETR |
115 миллионов долларов | 21 год | ||
Коммунальные услуги
Мы развиваем наш коммунальный бизнес, предоставляя клиентам чистую, надежную энергию по разумной цене, превосходное обслуживание, приверженность безопасности, операционное превосходство и заинтересованную рабочую силу.
Наши электроэнергетические компании производят, передают, распределяют и продают электроэнергию в зоне обслуживания четырех штатов, которая включает части Арканзаса, Миссисипи, Техаса и Луизианы, включая город Новый Орлеан. Мы также занимаемся распределением природного газа в Новом Орлеане и Батон-Руж, штат Луизиана.
Entergy владеет или управляет примерно 24 000 мегаватт генерирующих мощностей и владеет примерно 16 100 миль соединенных между собой высоковольтных линий электропередачи.
Узнать больше
Ядерные операции
Мы владеем и эксплуатируем парк ядерных реакторов в четырех местах в Соединенных Штатах. Наш флот производит около 5000 мегаватт чистой, безуглеродной ядерной энергии, что имеет решающее значение для выполнения наших обязательств по борьбе с изменением климата по достижению нулевых выбросов к 2050 году. Штаб-квартира нашего атомного флота находится в Джексоне, штат Миссисипи.
Узнать больше
Влияние, которое мы оказываем
Мы привержены сильным общим ценностям и поддерживаем сообщества, в которых мы живем и работаем, и при этом отмечаем различия, которые делают каждого из нас уникальным.
Мы работаем, чтобы помочь построить лучшее будущее для всех, где бы мы ни жили и ни работали.
Наши ценности
Отдача
Разнообразие и инклюзивность
Подробнее о нас
Наше лидерство
Наша история
Наши веб-сайты
| Корпоративный | Арканзас | Луизиана | Миссисипи |
| Новый Орлеан | Техас | Ядерный |
>> Соответствие правилам партнерской программы
Цена энергии для жилых помещений | Entergy Louisiana
Объяснение счета| Топливо или плата за электроэнергию | Электрическая или энергетическая зарядка | Плата за ураган |
Это стоимость топлива, которое мы используем для производства электроэнергии, а также стоимость электроэнергии, которую мы иногда покупаем у других компаний. Эта плата может увеличиваться и уменьшаться по мере изменения стоимости топлива. Entergy не получает от этого никакой прибыли, и плата взимается с клиентов в долларах за доллары, как это разрешено регулирующими органами. | Это стоимость эксплуатации оборудования и объектов для подачи электроэнергии в ваш дом. | Эти сборы помогают нам как можно скорее восстановить инфраструктуру и оборудование, поврежденные сильным штормом. Нажмите сюда, для получения дополнительной информации. |
| Плата за франшизу | Гонщики | Налоги |
| Это плата, которую местные органы власти взимают с Entergy за деятельность в вашем районе. | Это краткосрочные расходы, которые регуляторы позволяют Entergy оправиться. | Платежи государственным или местным органам власти, необходимые для управления предприятием в вашем районе. |
Все бытовые клиенты пользуются услугами Entergy по тарифному плану, который определяется в зависимости от вашего географического положения.
Ваша тарифная сетка указана в разделе вашего счета под заголовком «Показания счетчиков». Например, в вашем счете может быть указано «Тариф: LA_RS», что означает, что ваша услуга предоставляется по Тарифному плану RS-L. Кроме того, в вашем счете может быть указано «Тариф: GS_RS», что означает, что ваша услуга предоставляется по Тарифному плану RS-G.
Тарифный план описывает класс обслуживания, применимость, территорию, плату за единицу и особые условия обслуживания, применимые к обслуживанию по графику. Расписание пассажира изменяет одно или несколько положений тарифного плана или графиков. Просмотрите тариф, указанный в разделе «Показания счетчиков» вашего счета, и щелкните ссылку, соответствующую вашему счету:
- Тариф, указанный в моем счете, начинается с «LA_» .
- Тариф, указанный в моем счете, начинается с «GS_»
Строка корректировки топлива в счете клиента отражает фактическую стоимость топлива, приобретенного для производства электроэнергии.
Отчеты о корректировке расхода топлива компании Entergy Louisiana предоставляются исключительно в информационных целях для удобства наших клиентов. Ваше использование регулируется условиями, содержащимися на странице «Юридическая информация» на этом веб-сайте. Официальные тарифные документы хранятся в Комиссии по коммунальным услугам штата Луизиана. Если между электронными копиями на этом веб-сайте и официальными тарифными документами, хранящимися в регулирующих органах, существуют различия, официальные документы имеют преимущественную силу.
Просмотрите тариф, указанный в разделе «Показания счетчиков» вашего счета, и щелкните ссылку, соответствующую вашему счету:
- Тариф, указанный в моем счете, начинается с «LA_»
- Тариф, указанный в моем счете, начинается с «GS_»
- Электрический
- Газ
Строка «Корректировка закупки газа» в счете потребителя газа — это механизм, с помощью которого компания собирает фактическую стоимость природного газа, используемого потребителями газа Entergy Louisiana.
