Номер 1, страница 169 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

ПОВТОРИТЕ МАТЕРИАЛ ГЛАВЫ 6 ПО СЛЕДУЮЩЕМУ ПЛАНУ:

1. Выпишите основные понятия и физические величины и дайте им определение.

Механическая работа

Это скалярная физическая величина, равная произведению модуля силы, действующей на тело, на модуль перемещения, вызванного этой силой, и на косинус угла между векторами силы и перемещения. Работа совершается, когда на тело действует сила, и оно движется. Формула для вычисления работы: $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $A$ — работа, $F$ — сила, $s$ — перемещение, $\alpha$ — угол между направлением силы и направлением перемещения. Если сила сонаправлена с перемещением ($\alpha = 0$), то $A = F \cdot s$. Единицей измерения работы в системе СИ является джоуль (Дж).

Ответ: Механическая работа — это мера действия силы, вызывающего перемещение тела. Формула: $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$.

Мощность

Это физическая величина, характеризующая скорость совершения работы. Она равна отношению работы ко времени, за которое эта работа была совершена. Формула для вычисления мощности: $N = \frac{A}{t}$, где $N$ — мощность, $A$ — работа, $t$ — время. Единицей измерения мощности в системе СИ является ватт (Вт).

Ответ: Мощность — это скорость выполнения работы. Формула: $N = \frac{A}{t}$.

Энергия

Это физическая величина, характеризующая способность тела или системы тел совершать работу. Изменение энергии системы равно совершенной над ней работе. Энергия, как и работа, измеряется в джоулях (Дж). В механике выделяют два основных вида энергии: кинетическую и потенциальную.

Ответ: Энергия — это общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи, мера способности тела совершить работу.

Кинетическая энергия

Это энергия, которой обладает тело вследствие своего движения. Она зависит от массы тела и скорости его движения. Формула для вычисления кинетической энергии: $E_k = \frac{mv^2}{2}$, где $E_k$ — кинетическая энергия, $m$ — масса тела, $v$ — скорость его движения.

Ответ: Кинетическая энергия — это энергия движения. Формула: $E_k = \frac{mv^2}{2}$.

Потенциальная энергия

Это энергия, которая определяется взаимным расположением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела. Она характеризует "запас" работы, который может быть совершен силами, действующими в системе. Основные виды:
1. Потенциальная энергия тела, поднятого над Землей: $E_p = mgh$, где $m$ — масса тела, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ — высота над условным нулевым уровнем.
2. Потенциальная энергия упруго деформированного тела (например, пружины): $E_p = \frac{kx^2}{2}$, где $k$ — жесткость тела, $x$ — его деформация.

Ответ: Потенциальная энергия — это энергия взаимодействия тел или их частей. Формулы: $E_p = mgh$ (гравитационная), $E_p = \frac{kx^2}{2}$ (упругой деформации).

Закон сохранения полной механической энергии

В замкнутой системе тел, в которой действуют только консервативные силы (силы тяжести и упругости) и отсутствуют силы трения, полная механическая энергия системы остается постоянной (сохраняется). Полная механическая энергия — это сумма кинетической и потенциальной энергий: $E = E_k + E_p = \text{const}$.

Ответ: В замкнутой системе без трения сумма кинетической и потенциальной энергий постоянна: $E_{k1} + E_{p1} = E_{k2} + E_{p2}$.

Простые механизмы

Это приспособления (устройства), служащие для преобразования силы по модулю или направлению. Они используются для получения выигрыша в силе или в расстоянии, но не дают выигрыша в работе. К простым механизмам относят: рычаг, блок, ворот, наклонную плоскость, клин, винт.

Ответ: Простые механизмы — это устройства для преобразования силы, позволяющие получить выигрыш в силе.

Рычаг

Это твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры (оси вращения). Условие равновесия рычага гласит: рычаг находится в равновесии, когда действующие на него силы обратно пропорциональны плечам этих сил: $\frac{F_1}{F_2} = \frac{l_2}{l_1}$.

Ответ: Рычаг — твердое тело с точкой опоры. Условие равновесия: $F_1 l_1 = F_2 l_2$.

Плечо силы

Это кратчайшее расстояние от оси вращения (точки опоры) до линии действия силы. Плечо силы — это длина перпендикуляра, опущенного из точки опоры на линию, вдоль которой действует сила.

Ответ: Плечо силы — это перпендикулярное расстояние от оси вращения до линии действия силы.

Момент силы

Это физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твердое тело. Момент силы равен произведению модуля силы на ее плечо: $M = F \cdot l$. Условие равновесия рычага (правило моментов): рычаг находится в равновесии, если сумма моментов сил, вращающих его по часовой стрелке, равна сумме моментов сил, вращающих его против часовой стрелки.

Ответ: Момент силы — это произведение силы на её плечо, характеризующее вращательный эффект. Формула: $M = F \cdot l$.

"Золотое правило" механики

Это правило гласит, что во сколько раз мы выигрываем в силе при помощи простого механизма, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии. Это является следствием закона сохранения энергии: простой механизм не дает выигрыша в работе (в идеальном случае, без учета трения, полезная работа равна затраченной).

Ответ: Выигрыш в силе с помощью простого механизма неизбежно сопровождается проигрышем в расстоянии, выигрыша в работе не происходит.

Коэффициент полезного действия (КПД)

Это физическая величина, характеризующая эффективность механизма или машины. КПД равен отношению полезной работы $A_п$ к полной (затраченной) работе $A_з$. Обычно выражается в процентах. Формула: $\eta = \frac{A_п}{A_з} \cdot 100\%$. Из-за неизбежных потерь энергии (например, на трение) КПД любого реального механизма всегда меньше 100%.

Ответ: КПД — это отношение полезной работы к затраченной, показывающее эффективность механизма. Формула: $\eta = \frac{A_п}{A_з} \cdot 100\%$.