Работа полезная формула: Формула КПД (коэффициента полезного действия) в физике — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Коэффициент полезного действия | Физика

Используя тот или иной механизм, мы совершаем работу, всегда превышающую ту, которая необходима для достижения поставленной цели. В соответствии с этим различают полную или затраченную работу A_з и полезную работу A_п. Если, например, наша цель — поднять груз массой m на высоту h, то полезная работа — это та, которая обусловлена лишь преодолением силы тяжести, действующей на груз. При равномерном подъеме груза, когда прикладываемая нами сила равна силе тяжести груза, эта работа может быть найдена следующим образом:

A_п = F_тh = mgh. (24.1)

Кроме того, выигрывая в силе, мы всегда проигрываем в пути (об этом подробнее будет рассказано ниже), что также влияет на работу. Все это приводит к тому, что затраченная нами работа оказывается больше полезной:

A_з > A_п

Полезная работа всегда составляет лишь некоторую часть полной работы, которую совершает человек, используя механизм.

Физическая величина, показывающая, какую долю составляет полезная работа от всей затраченной работы, называется коэффициентом полезного действия механизма.

Сокращенное обозначение коэффициента полезного действия — КПД.

Чтобы найти КПД механизма, надо полезную работу разделить на ту, которая была затрачена при использовании данного механизма.

Коэффициент полезного действия часто выражают в процентах и обозначают греческой буквой η (читается «эта»):

η =* 100% (24.2)

Поскольку числитель A_п в этой формуле всегда меньше знаменателя A_з, то КПД всегда оказывается меньше 1 (или 100%).

Конструируя механизмы, стремятся увеличить их КПД. Для этого уменьшают трение в осях механизмов и их массу. В тех случаях, когда трение ничтожно мало и используемые механизмы имеют массу, пренебрежимо малую по сравнению с массой поднимаемого груза, коэффициент полезного действия оказывается лишь немного меньше 1. В этом случае затраченную работу можно считать примерно равной полезной работе:

A_з ≈ A_п (24.3)

Следует помнить, что выигрыша в работе с помощью простого механизма получить нельзя.

Поскольку каждую из работ в равенстве (24.3) можно выразить в виде произведения соответствующей силы на пройденный путь, то это равенство можно переписать так:

F₁s₁ ≈ F₂s₂ (24.4)

Отсюда следует, что,

выигрывая с помощью механизма в силе, мы во столько же раз проигрываем в пути, и наоборот.

Этот закон называют «золотым правилом» механики. Его автором является древнегреческий ученый Герон Александрийский, живший в I в. н. э.

«Золотое правило» механики является приближенным законом, так как в нем не учитывается работа по преодолению трения и силы тяжести частей используемых приспособлений. Тем не менее оно бывает очень полезным при анализе работы любого простого механизма.

Так, например, благодаря этому правилу мы сразу можем сказать, что рабочему, изображенному на рисунке 47, при двукратном выигрыше в силе для подъема груза на 10 см придется опустить противоположный конец рычага на 20 см. То же самое будет и в случае, изображенном на рисунке 58. Когда рука человека, держащего веревку, опустится на 20 см, груз, прикрепленный к подвижному блоку, поднимется лишь на 10 см.

1. Почему затраченная при использовании механизмов работа оказывается все время больше полезной работы? 2. Что называют коэффициентом полезного действия механизма? 3. Может ли КПД механизма быть равным 1 (или 100%)? Почему? 4. Каким образом увеличивают КПД? 5. В чем заключается «золотое правило» механики? Кто его автор? 6. Приведите примеры проявления «золотого правила» механики при использовании различных простых механизмов.

Формула ⚠️ полезной работы в физике для КПД: как найти, формула

Выбирая техническое устройство, всегда обращают внимание на эффективность его работы. Иными словами, насколько высока энергоэффективность. Получить ответ на этот вопрос можно, если произвести вычисление коэффициента его полезного действия. Тогда становится понятным, насколько затраченные усилия будут обеспечивать полезный результат работы.

Понятие КПД (коэффициента полезного действия)

Термин «КПД» широко используется не только среди профессионалов, но и в быту. Под ним понимают, насколько совершенная работа превышает полезную, т.е. ту, ради которой механизм или прибор приобретается.

Учеными разработана специальная формула, из которой следует, что КПД всегда меньше единицы.

Чтобы рассчитать коэффициент, нужно полезную работу, выраженную в Джоулях, разделить на энергию, которая затрачена на эту работу. Поскольку энергия также выражается в Джоулях, конечная расчетная величина безразмерна.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Источник: mashintop.ru

Объяснить бытовым языком данное понятие можно так: энергия, выделяемая от плиты, на которой должен закипеть чайник, расходуется не только на его нагревание. Она должна нагреть саму посудину, воздух вокруг нее, сам нагревательный элемент. И только ее часть будет расходоваться на передачу воде. Чтобы сориентироваться, насколько долго будет закипать чайник одного объема на различного вида печах, нужно знать их КПД.

В поисках наиболее эффективного прибора не стоит стремиться к единице. Такого не бывает. Например, КПД атомной электростанции примерно равно 35%.

Происходит это по двум причинам:

Исходя из закона сохранения энергии, получить больше работы, чем затрачено энергии, невозможно.
Любая работа сопровождается определенными потерями, будь-то нагревание тары или преодоление сил трения при движении по поверхности.

Термин КПД применим практически к каждому процессу, в котором имеется затраченная и полезная работа.

Применение в различных сферах физики

Характеризуя КПД, следует учитывать, что он не является константой, поскольку в каждом случае свои особенности энергозатрат. С другой стороны, он не может быть установлен изолированно от конкретных процессов. Если рассмотреть работу электродвигателя, величина его КПД сложится исходя из преобразования энергии тока в механическую работу.

В данном случае КПД рассматривается не как соотношение полезной и общей работы, а как соотношение отдаваемой мощности и подводимой к рабочему механизму.

В формулу (η=P₂/P₁) должны быть включены P₁ – первичная мощность и P₂ – мощность прибора.

В качестве первого примера выведем формулу КПД для варианта определения с величинами работы и затраченной энергии (формула для определения КПД теплового двигателя). Условными обозначениями в ней будут являться:
Ап – работа полезная;

Q₁ – количество энергии (или тепла), полученной от нагревающего устройства;
Q₂ – количество энергии (или тепла), отданное в процессе деятельности;
Q₁ – Q₂ – та энергия (или тепло), которая пошла на процесс.

В итоге получится выражение:

Теперь выразим формулу через соотношение мощностей. Условные обозначения следующие:

Р_отд – полезная (эффективная) мощность;

Р_подв– номинальная мощность.

Формула будет выглядеть так:

Если затрата или передача энергии происходит неоднократно, общий КПД равен сумме КПД на каждом участке процесса:

Какой буквой обозначается, единицы измерения

В вышеприведенной формуле искомая величина коэффициента полезного действия обозначается буквой η, которая произносится «эта».

Для упрощения понимания величины, КПД чаще выражается в процентах.

Физическая формула КПД

С учетом изложенных выше особенностей и необходимости выражения результата в %, физические формулы приобретают усовершенствованный внешний вид:

или

Примеры расчета КПД

Формула применяется для расчетов коэффициентов машин различного типа.

Задача 1

Имеется 10 кг дров, теплота сгорания которых составляет 95 Дж/кг. При их сгорании в помещении объемом 75 м3 установилась температура 22оС (допускаем, что удельная теплоемкость воздуха равна 1,3 кДж/ кгхград).

Решение состоит из нескольких действий:

1300 Дж умножить на 75 (объем) и 22 (температуру). Получаем 2 145 кДж. Это то тепло, выраженное в кДж, которое поступило в воздух помещения.
10700000Дж умножаем на 10 (количество дров) =10х107 кДж.
При делении полезного тепла и полного, выработанного обогревателем, получаем значение 2,5%. Это говорит о низкой эффективности прибора и большой затрате дров и необходимости внесения конструктивных изменений, например, оборудования возможности дымоходам нагревать не только воздух, но и предметы в помещении.

Задача 2

В доме установлен электробойлер объемом 80 литров. Нагревательный элемент имеет мощность 2 кВт. Было замечено, что для нагревания воды от 12^оС до 70^оС уходит 3 часа. Нужно определить КПД прибора.

Дополнительные данные: плотность воды составляет 1000 кг/м³, ее теплоемкость – 4200 Дж/кг*^оС.

Решать задачу нужно по формуле:

$\eta=Q_{пол}\div Q_{зат}\times100\%$

$Q_{зат}=N\times t=10800(сек)$

$Q_{пол}=c\times m\times(T_2-T_1)$

$m=\rho\times V$

$T_1=12$ ^oC

$T_2=70$ ^oC

Конечная формула:

$\eta=(c\times\rho\times V\times(T_2-T_1)\div N\times t)\times100\%=90\%$

Задача 3

Температура воды, налитой в котел паровой машины, составляет 160^оС. Температура холодильника – 10^оС. Коэффициент полезного действия машины – 60%. В топке сжигается 200 кг угля. Его удельная теплота сгорания – 2,9 • 107 Дж/кг. О какой максимальной работе может идти речь для данной машины?

Решение следующее. А_макс возможна для идеальной тепловой машины, которая функционирует по циклу Карно. Ее КПД равно (Т₁-Т₂)/Т₁. В этой формуле Т₁ и Т₂ – температуры нагревателя, холодильника.

Определяем КПД, пользуясь формулой: $ \eta\;=\;A\div Q_1$. В этой формуле А – работа тепловой машины, Q₁ – теплота, полученная от нагревателя. С другой стороны, она равна $\eta_1\times m\times q$.

$Q_1\;=\;\eta_1\times m\times q$

$(T_1-T_2)\div T_1=A\div\eta_1\times m\times g$

Итоговая формула:

$А\;=\;\eta_1\times m\times q\times(1\;-\;Т_2\div Т_1)$

Подставив значение, получаем ответ: 1,2*109 Дж.

Чему равна работа тела.

А полезная формула

Одно из важнейших понятий механики – работа силы .

Работа силы

Все физические тела в окружающем нас мире приводятся в движение с помощью силы. Если на движущееся тело в попутном или противоположном направлении действует сила или несколько сил со стороны одного или нескольких тел, то говорят, что совершается работа .

То есть, механическая работу совершает действующая на тело сила. Так, сила тяги электровоза приводит в движение весь поезд, тем самым совершая механическую работу. Велосипед приводится в движение мускульной силой ног велосипедиста. Следовательно, эта сила также совершает механическую работу.

В физике работой силы называют физическую величину, равную произведению модуля силы, модуля перемещения точки приложения силы и косинуса угла между векторами силы и перемещения.

A = F · s · cos (F, s) ,

где F модульсилы,

s – модуль перемещения.

Работа совершается всегда, если угол между ветрами силы и перемещения не равен нулю. Если сила действует в направлении, противоположном направлению движения, величина работы имеет отрицательное значение.

Работа не совершается, если на тело не действуют силы, или если угол между приложенной силой и направлением движения равен 90 о (cos 90 o = 0).

Если лошадь тянет телегу, то мускульная сила лошади, или сила тяги, направленная по ходу движения телеги, совершает работу. А сила тяжести, с которой извозчик давит на телегу, работы не совершает, так как она направлена вниз, перпендикулярно направлению перемещения.

Работа силы – величина скалярная.

Единица работы в системе измерений СИ — джоуль. 1 джоуль – это работа, которую совершает сила величиной в 1 ньютон на расстоянии 1 м, если направления силы и перемещения совпадают.

Если на тело или материальную точку действуют несколько сил, то говорят о работе, совершаемой их равнодействующей силой.

В случае, если приложенная сила непостоянна, то её работа вычисляется как интеграл:

Мощность

Сила, приводящая в движение тело, совершает механическую работу. Но как совершается эта работа, быстро или медленно, иногда очень важно знать на практике. Ведь одна и та же работа может быть совершена за разное время. Работу, которую выполняет большой электромотор, может выполнить и маленький моторчик. Но ему для этого понадобится гораздо больше времени.

В механике существует величина, характеризующая быстроту выполнения работы. Эта величина называется мощностью .

Мощность – это отношение работы, выполненной за определённый промежуток времени, к величине этого промежутка.

N = A /∆ t

По определению А = F · s · cos α , а s/∆ t = v , следовательно

N = F · v · cos α = F · v ,

где F – сила, v скорость, α – угол между направлением силы и направление скорости.

То есть мощность – это скалярное произведение вектора силы на вектор скорости движения тела .

В международной системе СИ мощность измеряется в ваттах (Вт).

Мощность в 1 ватт – это работа в 1 джоуль (Дж), совершаемая за 1 секунду (с).

Мощность можно увеличить, если увеличить силу, совершающую работу, или скорость, с которой эта работа совершается.

Коэффициент полезного действия показывает отношение полезной работы, которая выполняется механизмом или устройством, к затраченной. Часто за затраченную работу принимают количество энергии, которое потребляет устройство для того, чтобы выполнить работу.

Вам понадобится

— автомобиль;
— термометр;
— калькулятор.

Инструкция

Для того чтобы рассчитать коэффициент полезного действия (КПД) поделите полезную работу Ап на работу затраченную Аз, а результат умножьте на 100% (КПД=Ап/Аз∙100%). Результат получите в процентах. 6∙7)∙100%=30%.
В общем случае чтобы найти КПД, любой тепловой машины (двигателя внутреннего сгорания, парового двигателя, турбины и т.д.), где работа выполняется газом, имеет коэффициент полезного действия равный разности теплоты отданной нагревателем Q1 и полученной холодильником Q2, найдите разность теплоты нагревателя и холодильника, и поделите на теплоту нагревателя КПД= (Q1-Q2)/Q1. Здесь КПД измеряется в дольных единицах от 0 до 1, чтобы перевести результат в проценты, умножьте его на 100.
Чтобы получить КПД идеальной тепловой машины (машины Карно), найдите отношение разности температур нагревателя Т1 и холодильника Т2 к температуре нагревателя КПД=(Т1-Т2)/Т1. Это предельно возможный КПД для конкретного типа тепловой машины с заданными температурами нагревателя и холодильника.
Для электродвигателя найдите затраченную работу как произведение мощности на время ее выполнения. Например, если электродвигатель крана мощностью 3,2 кВт поднимает груз массой 800 кг на высоту 3,6 м за 10 с, то его КПД равен отношению полезной работы Ап=m∙g∙h, где m – масса груза, g≈10 м/с² ускорение свободного падения, h – высота на которую подняли груз, и затраченной работы Аз=Р∙t, где Р – мощность двигателя, t – время его работы. Получите формулу для определения КПД=Ап/Аз∙100%=(m∙g∙h)/(Р∙t) ∙100%=%=(800∙10∙3,6)/(3200∙10) ∙100%=90%.

Какая формула у полезной работы?

Используя тот или иной механизм, мы совершаем работу, всегда превышающую ту, которая необходима для достижения поставленной цели. В соответствии с этим различают полную или затраченную работу Аз и полезную работу Ап. Если, например, наша цель-поднять груз массой m на высоту Н, то полезная работа — это та, которая обусловлена лишь преодолением силы тяжести, действующей на груз. При равномерном подъеме груза, когда прикладываемая нами сила равна силе тяжести груза, эта работа может быть найдена следующим образом:
Ап =FH= mgH

Что такое работа в физике определение формула. нн

Виктор Чернобровин

В физике «механической работой» называют работу какой-нибудь силы (силы тяжести, упругости, трения и т. д.) над телом, в результате действия которой тело перемещается. Иногда можно встретить выражение » тело совершило работу», что в принципе означает «сила, действующая на тело, совершила работу».

Евгений Макаров

Работа есть физическая величина, численно равная произведению силы на перемещение в направлении действия этой силы и ей же вызванное.
Соответственно формула A = F*s. Если перемещение по направлению не совпадает с направлением действия силы, то появляется косинус угла.

Aysha Allakulova

роман воробьев

Работа — это процесс, требующий приложения умственных или физических усилий, который целью своей ставит получение определенного результата. Именно работа, как правило, определяет социальный статус человека. И является, по сути, главным двигателем прогресса в обществе. Работа, как явление, присуще только живым организмам и прежде всего человеку.

Механик

Механическая работа — это физическая величина, являющаяся скалярной количественной мерой действия силы или сил на тело или систему, зависящая от численной величины, направления силы (сил) и от перемещения точки (точек), тела или системы .

Помогите понять формулу!!

Сёма

в каждом конкретном случае мы рассматриваем разную полезную энергию, но обычно это работа или теплота, которая нас интересовала (например, работа газа по перемещению поршня) , а затраченная энергия — энергия, которую мы предали, чтобы наше всё заработало (например, энергия, выделившаяся при сгорании дров под цилиндром с поршнем, внутри которого газ, который, расширяясь совершил работу, которую мы рассмотрели как полезную)
ну как-то так должно быть

Возьмем для примера паровоз.
Чтобы паровоз прошел x км нужно затратить y тонн угля. При сгорании угля выделится всего Q1 теплоты, но не вся теплота преобразуется в полезную работу (по законам термодинамики это невозможно) . Полезная работа в данном случае — движение паровоза.
Пусть при движении на паровоз действует сила сопротивления F (она возникает вследствие трения в механизмах и из-за др. факторов) .
Так, пройдя x км, паровоз совершит работу Q2 = x*F
Таким образом,
Q1 — затраченная энергия
Q2 — полезная работа

ДельтаQ = (Q1 — Q2) — энергия, затраченная на преодоление трения, на нагревание окружающего воздуха и т. д.

Техническая Поддержка

КПД — полезная РАБОТА к затраченной.
Например, кпд=60%, на нагревание идет 60 джоулей от сгорания вещества. Это полезная работа.
Нас интересует затраченная, т. е сколько всего тепла выделилось, если на нагревание пошло 60 дж.
Распишем.

КПД=Апол/Азатр
0.6=60/Азатр
Азатр=60/0.6=100дж

Как видим, если сгорает при таком КПД вещество и при сгорании выделяется 100 ДЖ (затраченная работа) , то на нагревание пошло только 60%, то есть 60Дж (полезная работа) . Остальное тепло рассеялось.

Прохоров Антон

Надо понимать в прямом смысле: Если речь идет о тепловой энергии, то затраченной считаем ту энергию, которую дает топливо, а полезной считаем ту энергию, которую сумели использовать для достижения своей цели, например, какую энергию получила кастрюля с водой.
Полезная энергия всегда меньше затраченной!

Futynehf

КПД коэффициент полезного действия вырожается в процентах, характеризует процент который пошел на полезную работу от всего затраченного. Проще затраченная энергия это энергия полезная + энергия потерь тепла в системе (если речь идет о тепле и т д) трения. тепло с выхлопными газами если имеется в виду автомобиль

Формула кпд? работа полезная и полная?

Орбитальная группировка

Коэффициент полезного действия
Коэффициент полезного действия
(кпд) , характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно h = Wполная/Wcyммарная.
В электрических двигателях кпд — отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника; в тепловых двигателях — отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты; в электрических трансформаторах — отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой. Для вычисления кпд разные виды энергии и механическая работа выражаются в одинаковых единицах на основе механического эквивалента теплоты, и др. аналогичных соотношений. В силу своей общности понятие кпд позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие различные системы, как атомные реакторы, электрические генераторы и двигатели, теплоэнергетические установки, полупроводниковые приборы, биологические объекты и т. д.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Работа_силы
Поле́зная нагру́зка — термин, который применяется в очень многих областях науки и техники.
Часто вводится параметр «эффективности» , как отношение «веса» полезной нагрузки к полному «весу» системы. При этом «вес» может измеряться как в килограммах/тоннах, так и битах (при передаче пакетов по сети) , или минутах/часах (при расчёте эффективности процессорного времени) , или в других единицах.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Полезная_нагрузка

Что такое полезная работа,а что такое затраченная?

Bладимир Попов

Используя тот или иной механизм, мы совершаем работу, всегда превышающую ту, которая необходима для достижения поставленной цели. В соответствии с этим различают полную илизатраченную работу Аз и полезную работу Ап. Если, например, наша цель-поднять груз массой ш на высоту Н, то полезная работа — это та, которая обусловлена лишь преодолением силы тяжести, действующей на груз. При равномерном подъеме груза, когда прикладываемая нами сила равна силе тяжести груза, эта работа может быть найдена следующим образом:

Если же мы применяем для подъема груза блок или какой- либо другой механизм, то, кроме силы тяжести груза, нам приходится преодолевать еще и силу тяжести частей механизма, а также действующую в механизме силу трения. Например, используя подвижный блок, мы вынуждены будем совершать дополнительную работу по подъему самого блока с тросом и по преодолению силы трения в оси блока. Кроме того, выигрывая в силе, мы всегда проигрываем в пути (об этом подробнее будет рассказано ниже) , что также влияет на работу. Все это приводит к тому, что затраченная нами работа оказывается больше полезной:
Аз > Ап.
Полезная работа всегда составляет лишь некоторую часть полной работы, которую совершает человек, используя механизм.
Физическая величина, показывающая, какую долю составляет полезная работа от всей затраченной работы, называется коэффициентом полезного действия механизма.

Великолепная

Кпд (коэффициент полезного действия) показывает какую долю от всей затраченной работы составляет полезная работа.
Чтобы найти кпд, надо найти отношение полезной работы к затраченной:

Вам понадобится

— автомобиль;
— термометр;
— калькулятор.

Инструкция

Для того чтобы рассчитать коэффициент полезного действия (КПД) поделите полезную работу Ап на работу затраченную Аз, а результат умножьте на 100% (КПД=Ап/Аз∙100%). Результат получите в процентах.
При расчете КПД теплового двигателя, полезной работой считайте механическую работу, выполненную механизмом. За затраченную работу берите количество теплоты, выделяемое сгоревшим топливом, которое является источником энергии для двигателя.
Пример. Средняя сила тяги двигателя автомобиля составляет 882 Н. На 100 км пути он потребляет 7 кг бензина. Определите КПД его двигателя. Сначала найдите полезную работу. Она равна произведению силы F на расстояние S, преодолеваемое телом под ее воздействием Ап=F∙S. Определите количество теплоты, которое выделится при сжигании 7 кг бензина, это и будет затраченная работа Аз=Q=q∙m, где q – удельная теплота сгорания топлива, для бензина она равна 42∙10^6 Дж/кг, а m – масса этого топлива.6∙7)∙100%=30%.
В общем случае чтобы найти КПД, любой тепловой машины (двигателя внутреннего сгорания, парового двигателя, турбины и т.д.), где работа выполняется газом, имеет коэффициент полезного действия равный разности теплоты отданной нагревателем Q1 и полученной холодильником Q2, найдите разность теплоты нагревателя и холодильника, и поделите на теплоту нагревателя КПД= (Q1-Q2)/Q1. Здесь КПД измеряется в дольных единицах от 0 до 1, чтобы перевести результат в проценты, умножьте его на 100.
Чтобы получить КПД идеальной тепловой машины (машины Карно), найдите отношение разности температур нагревателя Т1 и холодильника Т2 к температуре нагревателя КПД=(Т1-Т2)/Т1. Это предельно возможный КПД для конкретного типа тепловой машины с заданными температурами нагревателя и холодильника.
Для электродвигателя найдите затраченную работу как произведение мощности на время ее выполнения. Например, если электродвигатель крана мощностью 3,2 кВт поднимает груз массой 800 кг на высоту 3,6 м за 10 с, то его КПД равен отношению полезной работы Ап=m∙g∙h, где m – масса груза, g≈10 м/с² ускорение свободного падения, h – высота на которую подняли груз, и затраченной работы Аз=Р∙t, где Р – мощность двигателя, t – время его работы. Получите формулу для определения КПД=Ап/Аз∙100%=(m∙g∙h)/(Р∙t) ∙100%=%=(800∙10∙3,6)/(3200∙10) ∙100%=90%.

Какая формула у полезной работы?

Физическая величина, показывающая, какую долю составляет полезная работа от всей затраченной работы, называется коэффициентом полезного действия механизма.

Что такое работа в физике определение формула. нн

Помогите расшифровать формулу по физике

КПД тепловых двигателей.физика (формулы,определения,примеры) напишите! физика (формулы,определения,примеры) напишите!

В повседневной жизни часто приходится встречаться с таким понятием как работа. Что это слово означает в физике и как определить работу силы упругости? Ответы на эти вопросы вы узнаете в статье.

Механическая работа

Работа — это скалярная алгебраическая величина, которая характеризует связь между силой и перемещением. При совпадении направления этих двух переменных она вычисляется по следующей формуле:

F — модуль вектора силы, которая совершает работу;
S — модуль вектора перемещения.

Не всегда сила, которая действует на тело, совершает работу. Например, работа силы тяжести равна нулю, если ее направление перпендикулярно перемещению тела.

Если вектор силы образует отличный от нуля угол с вектором перемещения, то для определения работы следует воспользоваться другой формулой:

A=FScosα

α — угол между векторами силы и перемещения.

Значит, механическая работа — это произведение проекции силы на направление перемещения и модуля перемещения, или произведение проекции перемещения на направление силы и модуля этой силы.

Знак механической работы

В зависимости от направления силы относительно перемещения тела работа A может быть:

положительной (0°≤ α
отрицательной (90°
равной нулю (α=90°).

Если A>0, то скорость тела увеличивается. Пример — падение яблока с дерева на землю. При A

Единица измерения работы в СИ (Международной системе единиц) — Джоуль (1Н*1м=Дж). Джоуль — это работа силы, значение которой равно 1 Ньютону, при перемещении тела на 1 метр в направлении действия силы.

Работа силы упругости

Работу силы можно определить и графическим способом. Для этого вычисляется площадь криволинейной фигуры под графиком F s (x).

Так, по графику зависимости силы упругости от удлинения пружины, можно вывести формулу работы силы упругости.

Она равна:

A=kx 2 /2

k — жесткость;
x — абсолютное удлинение.

Что мы узнали?

Механическая работа совершается при действии на тело силы, которая приводит к перемещению тела. В зависимости от угла, который возникает между силой и перемещением, работа может быть равна нулю или иметь отрицательный или положительный знак. На примере силы упругости вы узнали о графическом способе определения работы.

100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

Код и классификация направлений подготовки	Код группы образовательной программы	Наименование групп образовательных программ	Количество мест
8D01 Педагогические науки
8D011 Педагогика и психология	D001	Педагогика и психология	45
8D012 Педагогика дошкольного воспитания и обучения	D002	Дошкольное обучение и воспитание	5
8D013 Подготовка педагогов без предметной специализации	D003	Подготовка педагогов без предметной специализации	22
8D014 Подготовка педагогов с предметной специализацией общего развития	D005	Подготовка педагогов физической культуры	7
8D015 Подготовка педагогов по естественнонаучным предметам	D010	Подготовка педагогов математики	30
	D011	Подготовка педагогов физики (казахский, русский, английский языки)	23
	D012	Подготовка педагогов информатики (казахский, русский, английский языки)	35
	D013	Подготовка педагогов химии (казахский, русский, английский языки)	22
	D014	Подготовка педагогов биологии (казахский, русский, английский языки)	18
	D015	Подготовка педагогов географии	18
8D016 Подготовка педагогов по гуманитарным предметам	D016	Подготовка педагогов истории	17
8D017 Подготовка педагогов по языкам и литературе	D017	Подготовка педагогов казахского языка и литературы	37
	D018	Подготовка педагогов русского языка и литературы	24
	D019	Подготовка педагогов иностранного языка	37
8D018 Подготовка специалистов по социальной педагогике и самопознанию	D020	Подготовка кадров по социальной педагогике и самопознанию	10
8D019 Cпециальная педагогика	D021	Cпециальная педагогика	20
		Всего	370
8D02 Искусство и гуманитарные науки
8D022 Гуманитарные науки	D050	Философия и этика	20
	D051	Религия и теология	11
	D052	Исламоведение	6
	D053	История и археология	33
	D054	Тюркология	7
	D055	Востоковедение	10
8D023 Языки и литература	D056	Переводческое дело, синхронный перевод	16
	D057	Лингвистика	15
	D058	Литература	26
	D059	Иностранная филология	19
	D060	Филология	42
		Всего	205
8D03 Социальные науки, журналистика и информация
8D031 Социальные науки	D061	Социология	20
	D062	Культурология	12
	D063	Политология и конфликтология	25
	D064	Международные отношения	13
	D065	Регионоведение	16
	D066	Психология	17
8D032 Журналистика и информация	D067	Журналистика и репортерское дело	12
8D032 Журналистика и информация	D069	Библиотечное дело, обработка информации и архивное дело	3
		Всего	118
8D04 Бизнес, управление и право
8D041 Бизнес и управление	D070	Экономика	39
	D071	Государственное и местное управление	28
	D072	Менеджмент и управление	12
	D073	Аудит и налогообложение	8
	D074	Финансы, банковское и страховое дело	21
	D075	Маркетинг и реклама	7
8D042 Право	D078	Право	30
		Всего	145
8D05 Естественные науки, математика и статистика
8D051 Биологические и смежные науки	D080	Биология	40
	D081	Генетика	4
	D082	Биотехнология	19
	D083	Геоботаника	10
8D052 Окружающая среда	D084	География	10
	D085	Гидрология	8
	D086	Метеорология	5
	D087	Технология охраны окружающей среды	15
	D088	Гидрогеология и инженерная геология	7
8D053 Физические и химические науки	D089	Химия	50
8D053 Физические и химические науки	D090	Физика	70
8D054 Математика и статистика	D092	Математика и статистика	50
8D054 Математика и статистика	D093	Механика	4
		Всего	292
8D06 Информационно-коммуникационные технологии
8D061 Информационно-коммуникационные технологии	D094	Информационные технологии	80
8D062 Телекоммуникации	D096	Коммуникации и коммуникационные технологии	14
8D063 Информационная безопасность	D095	Информационная безопасность	26
		Всего	120
8D07 Инженерные, обрабатывающие и строительные отрасли
8D071 Инженерия и инженерное дело	D097	Химическая инженерия и процессы	46
	D098	Теплоэнергетика	22
	D099	Энергетика и электротехника	28
	D100	Автоматизация и управление	32
	D101	Материаловедение и технология новых материалов	10
	D102	Робототехника и мехатроника	13
	D103	Механика и металлообработка	35
	D104	Транспорт, транспортная техника и технологии	18
	D105	Авиационная техника и технологии	3
	D107	Космическая инженерия	6
	D108	Наноматериалы и нанотехнологии	21
	D109	Нефтяная и рудная геофизика	6
8D072 Производственные и обрабатывающие отрасли	D111	Производство продуктов питания	20
	D114	Текстиль: одежда, обувь и кожаные изделия	9
	D115	Нефтяная инженерия	15
	D116	Горная инженерия	19
	D117	Металлургическая инженерия	20
	D119	Технология фармацевтического производства	13
	D121	Геология	24
8D073 Архитектура и строительство	D122	Архитектура	15
	D123	Геодезия	16
	D124	Строительство	12
	D125	Производство строительных материалов, изделий и конструкций	13
	D128	Землеустройство	14
8D074 Водное хозяйство	D129	Гидротехническое строительство	5
8D075 Стандартизация, сертификация и метрология (по отраслям)	D130	Стандартизация, сертификация и метрология (по отраслям)	11
		Всего	446
8D08 Сельское хозяйство и биоресурсы
8D081 Агрономия	D131	Растениеводство	22
8D082 Животноводство	D132	Животноводство	12
8D083 Лесное хозяйство	D133	Лесное хозяйство	6
8D084 Рыбное хозяйство	D134	Рыбное хозяйство	4
8D087 Агроинженерия	D135	Энергообеспечение сельского хозяйства	5
8D087 Агроинженерия	D136	Автотранспортные средства	3
8D086 Водные ресурсы и водопользование	D137	Водные ресурсы и водопользования	11
		Всего	63
8D09 Ветеринария
8D091 Ветеринария	D138	Ветеринария	21
		Всего	21
8D11 Услуги
8D111 Сфера обслуживания	D143	Туризм	11
8D112 Гигиена и охрана труда на производстве	D146	Санитарно-профилактические мероприятия	5
8D113 Транспортные услуги	D147	Транспортные услуги	5
8D113 Транспортные услуги	D148	Логистика (по отраслям)	4
8D114 Социальное обеспечение	D142	Социальная работа	10
		Всего	35
		Итого	1815
		АОО «Назарбаев Университет»	65
		Стипендиальная программа на обучение иностранных граждан, в том числе лиц казахской национальности, не являющихся гражданами Республики Казахстан	10
		Всего	1890

Расчет коэффициента полезного действия: формулы для электрической цепи

1001student.ru > Физика > Формула коэффициента полезного действия в физике и примеры задач

Каждый механизм, совершающий работу, затрачивает на её выполнение определённую энергию. Её разница с потребляемой для этого мощностью называется коэффициентом полезного действия.

Для физики формула, определяющая это значение, является фундаментальной. С её помощью рассчитывают эффективность энергетических процессов.

Можно утверждать, что этот параметр занимает важное место в характеристиках любого технического устройства.

Общие сведения и определения

Энергия — это характеристика, являющаяся скалярной величиной и служащая мерой различного перемещения и взаимодействия материи при переходе в ту или иную форму. С фундаментальной точки зрения, она состоит из импульса и его момента, связанных с неоднородностью времени. В физике понятие «энергия» применяется для замкнутых систем.

Как было установлено опытным путём из-за независимости физических законов от момента времени, энергия не исчезает и не появляется из ничего, она просто есть и переходит из одного состояния в другое.

Это утверждение называется Законом сохранения.

В математике это правило эквивалентно системе дифференциальных уравнений, описывающих их динамику и обладающих первым интегралом движения, симметричного относительно сдвига во времени.

Чтобы система совершила работу, она должна получить энергию снаружи. То есть на неё должен воздействовать импульс. Но не вся получаемая энергия идёт на достижение нужной цели. По факту она разделяется на два вида:

затрачиваемая — полная величина, которая была взята извне;
полезная — та, что не затрачивается на преодоление различных сил.

Например, пусть необходимо поднять груз. Другими словами, совершить работу. Для того чтобы достичь заданной цели, нужно преодолеть ряд сил: тяжести, трения. Эти затраты и считаются неполезными.

Так, для механических устройств энергия затрачивается на преодоление сил, возникающих при контакте поверхностей, в электричестве — на сопротивление проводников.

Вот такого типа потери и называют затратными.

В соответствии с Законом сохранения, взятая системой энергия не может просто исчезнуть. Поэтому и рассчитывают, какое количество её было трансформировано в другую «побочную» форму. Если общую работу обозначить за A, то можно записать равенство: A = Aп + Aз, где Aз — работа затраченная, а Aп — полезная. Так как идеальных систем не существует, то всегда Aз > Aп.

Научное общество с давних времён занимается проблемой уравнивания этих величин. Периодически появляются сведения об изобретении «вечного двигателя».

Это устройство, у которого вся потребляемая энергия идёт на выполнение полезного действия. К сожалению, сегодняшние возможности и знания не позволяют полностью исключить затраты.

Поэтому все такие изобретения являются ложными, а перед учёными стоит задача свести потери к минимуму.

Нахождение полезного действия

Если затраченную работу увеличить в несколько раз, то на это же число возрастёт и взятая полезная энергия. Если бы механизм был идеальный, то их отношение равнялось единице.

Но так как в реальности оно всегда меньше, то соотношение Ап к Аз используется для описания качества. Этому параметру и присвоили название КПД.

Расшифровка этой аббревиатуры звучит как «коэффициент полезного действия».

Другими словами, если нужно найти КПД по формуле, то следует просто вычислить отношение: η = Ап / Аз. Для обозначения характеристики применяют букву греческого алфавита η (эта). Таким образом, полезным действием называют физическую величину, равную отношению работы, выполненной самим механизмом, к затраченной энергии по приведению его в действие. Измерять КПД принято в процентах.

Если система тел способна совершить работу, то говорят, что она обладает энергией. Измеряется она в джоулях. Существует несколько видов энергии, с помощью которых можно определять работу, а значит, и вычислять КПД. Наиболее часто приходится исследовать две энергии:

Потенциальную — ею называется энергия взаимодействия тел или частей одной физической частицы. Её вычисление зависит от принятой системы. Для тела, поднятого над землёй, она будет равна: Eп = mgh. То есть приобретённая потенциальная энергия — это полезная работа. Например, её сообщают телу при поднятии его по наклонной плоскости.
Кинетическую — это та энергия, которой обладает движущееся тело. Она пропорциональна массе тела и квадрату его скорости: Ек = mv2 / 2.

Следует отметить, что при расчёте работы, связанной с потенциальной энергией, имеет значение уровень, от которого она отсчитывается.

На первый взгляд кажется, что эта ситуация приводит к неоднозначностям. Но это не так, потому что работа равняется не самой энергии, а её изменению. При этом существует закономерность, что уменьшение потенциальной энергии приводит к увеличению кинетической. Это правило действует и в обратную сторону.

Тепловые и электродвигатели

Тепловыми машинами называют механизмы, которые преобразовывают внутреннюю энергию в механическую работу. Это ветряные и водяные мельницы, устройства, работающие от всевозможного топлива. К основным частям любого теплового двигателя относят:

нагреватель — приспособление с высокой температурой по отношению к окружающей среде;
рабочее тело — часть, непосредственно выполняющая поставленную задачу, например, газ или пар;
охладитель.

Количество теплоты, полученной от нагревателя телом, будет равно совершённой работе плюс изменение внутренней энергии: Q = A + Δ U. Максимальное КПД такого устройства будет, когда ΔU = 0. Внутренняя энергия газов зависит от температуры. Значит, при совершении работы она не должна изменяться. Другими словами, происходящий процесс должен быть изотермическим.

Становится понятным, что для повышения КПД нужно, чтобы работа по сжатию была меньше той, которую совершает тело при расширении. Достичь это можно охлаждением: A = Q1 — Q2.

В это время часть энергии будет возвращаться в систему. Значит, КПД равно: η = (Q1 — Q2) / Q1.

При этом наибольший коэффициент находится по формуле: η = (T1 — T2) / T2, где T1 и T2 — температуры нагревателя и охладителя соответственно.

У электродвигателей потери энергии обусловлены нагреванием проводников при прохождении по ним электрического тока, а также воздействием паразитных магнитных потоков. Кроме этого, дополнительный расход энергии может затрачиваться на механические потери, вызванные элементами двигателя.

У электромашины КПД может изменяться от 10% до 99%. Находят его через следующее отношение: η = P2 / P1, где P2 — механическая мощность, а P — подводимая к двигателю. Нужно отметить, что эффективность эксплуатации двигателя сильно упадёт, если его применять для обеспечения движения механизма, обладающего более низким коэффициентом полезной энергии.

Повышение КПД электрической машины возможно путём использования качественных деталей, например, подшипников качения, крыльчаток с уменьшенным сопротивлением воздуху. Для снижения нагрева применяют сверхпроводники, обладающие малым сопротивлением. Магнитные потери уменьшают применением электромагнитной стали с высокой степенью изоляции.

Решение задач

Любое вычисление коэффициента полезного действия сводится к нахождению отношений работы. Так как это безразмерная величина, ответ записывают в процентах. Существует ряд типовых задач, позволяющих лучше разобраться в теории и понять, для чего можно использовать знания на практике. Вот некоторые из них:

На стройке с помощью рычажного механизма паллету массой 190 кг подняли на один метр. При этом длинное плечо опустилось на два метра. Найти КПД, учитывая, что приложенная сила к рычагу составила 1000 ньютон. Для решения этого задания нужно рассчитать полную и полезную работу. Так как общая энергия характеризуется силой, которая была приложена к плечу рычага, то найти её можно из выражения: Аз = F * S = 1000 Н/кг * 2 м = 2000 Дж. В то же время полезная работа — это та, что позволила поднять груз. Находится она следующим образом: Ап = mgh = 190 кг * 1 м * 10 Н/кг = 1900 Дж. Отсюда искомая сила равна: n = 1900 Дж / 2000 Дж = 0,95 * 100 = 95%.
Производительность насоса составляет 300 литров в минуту при подаче воды на 20 метров. Найти, какая мощность мотора, если КПД устройства составляет 80%. Для того чтобы выполнить расчёт, понадобится знать плотность воды. Она составляет 1000 кг / м3. Решать эту задачу нужно следующим образом. Полезная работа при поднятии воды насосом равняется: Aп = P * s1 = mgh, где m — масса воды, которую можно найти, зная плотность и объём. Тогда Ап = p * V * h = 1000 кг / м3 * 0,3 м3 * 20 м = 60 000 Дж. Полную же затраченную энергию можно найти по формуле: Аз = n * t. Отсюда: n = Ап / Аз = Ап / n * t = 60 000 Дж / 0,8 * 60с = 1250 Вт.
Куб массой 200 кг поднимают по наклонной доске. Высота отклонения от горизонтальной линии составляет полтора метра, а длина пути — десять метров. Определить необходимую силу, если КПД составляет 60%. Полезная работа в этом случае находится из произведения веса куба и высоты: Aп = mgh. Полная же энергия рассчитывается так: Аз = F * l. Эти выражения можно подставить в формулу нахождения КПД и из неё уже выразить искомую силу: F = mgh / n = (200 кг * 10 Н/кг * 1,5 м) / (0,6 * 10 м) = 3000 / 6 = 500 Н.

Таким образом, при решении задач необходимо сначала правильно определить полезную и полную работу. Для этого нужно разобраться, с какой целью используется тот или иной механизм. Ведь за всю энергию принимается та, которая совершается самим устройством.

Источник: https://1001student.ru/fizika/formula-koeffitsienta-poleznogo-dejstviya-i-primery-zadach.html

(901) Электрические цепи постоянного тока. Руководство по выполнению базовых экспериментов эцпот. 001 Рбэ (901) 2006

Подборка по базе: Презентация — Руководство и лидерство.pdf, метод.указания по выполнению курсовой работы.docx, Общие требования по выполнению письменного ответа в ходе аттеста, Методические указания к выполнению ЛР3А (физика).

pdf, Методические указания по выполнению курсовой работы (3).doc, ПКБ ЦТ.06.0046 Руководство по ремонту Ермаков.docx, Требования к выполнению контр.docx, Методические рекомендации по выполнению практических работ по ди, Методические указания по выполнению контрольных работ.

doc, Методические рекомендации к выполнению РГР 1.pdf.

Отношение отдаваемой (выходной) мощности (или энергии) к мощности (или энергии) подводимой (входной) есть мера качества процесса преобразования.

Это отношение, называемое коэффициентом полезного действия, определяется так:

 = PВЫХ  PВХ ;  = WВЫХ  WВХ . Поскольку выходная мощность (энергия) из-за потерь меньше, чем входная, коэффициент полезного действия (КПД) всегда меньше 1.

Задание

Определите КПД простой резистивной цепи (рис. 9.1) путем измерения тока и напряжения.Рис. 9.1

Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 9.1). Резисторы R1 и R2 имитируют потери в линии электропередачи.
Мощность PВХ, подводимую к входным зажимам линии 1 – 2, и мощность PВЫХ, отводимую от выходных зажимов 3 – 4, следует найти, измеряя ток и напряжение.
По измеренным величинам тока и напряжения найдите мощность, используя формулу P = U I, а затем определите КПД по формуле

 = PВЫХ  PВХ.

Мощность, подводимая к линии Коэффициент полезного действия

I =

U =  = PВЫХ  PВХ =

PВХ = U I =

Мощность, отводимая от линии Коэффициент полезного действия в %

I = U =  = ( PВЫХ  PВХ ) 100 =

PВЫХ = U I =

Выходные величины напряжения, тока и мощности источника напряжения зависят от его первоначального напряжения (ЭДС) и внутреннего сопротивления, так же как от подключенной к нему нагрузки.Режим называется согласованным, если сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника. При этом в нагрузке потребляется максимальная мощность.Рис.11.2Рис. 10.1

Задание

Измеряя напряжение и ток источника (рис. 10.2), установите, когда имеется согласование. Измерения должны быть выполнены в режимах холостого хода, короткого замыкания и различных по величине нагрузок.Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 10.2). Поскольку используемый источник питания сам по себе стабилизированный, что означает фактически RВН = 0, он дополнен последовательно включенным резистором 22 Ома, имитирующим внутреннее сопротивление.

Рис. 10.2

Затем следует измерить напряжение UН и ток IН при значениях сопротивления нагрузки RН, указанных в табл. 10.1. Они могут быть набраны с использованием последовательного и параллельного соединения резисторов.

Таблица 10.1

RН, Ом	6,9 (1022)	13,2 (2233)	22	33	43(10+33)	55(22+33)	65(22+33+10)	
UН, В
IН, мА
Р, мВт

Мощность источника напряжения рассчитывается по формуле Р = UI или измеряется непосредственно виртуальным ваттметром.

Занесите все величины в табл. 10.1 и на график (рис. 10.3) для построения кривых IН = f(RН), UН = f(RН) и Р = f(RН).

Рис. 10.3

Вопрос: Когда имеют место согласование по току, согласование по напряжению и согласование по мощности?

Ответ: ……………………..

Кроме резисторов, в электрических и электронных цепях наиболее часто применяются конденсаторы. Их применения и конструкции многообразны.

Основные параметры конденсаторов следующие:

Емкость C, характеризующая способность конденсатора накапливать заряды на своих обкладках (электродах), величина которой пропорциональна площади обкладок конденсатора, диэлектрической постоянной изоляционного материала и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками.
Номинальное напряжение как наибольшее допустимое напряжение, которое может быть приложено к обкладкам конденсатора в течение продолжительного времени.
Сопротивление изоляции между обкладками конденсатора, которое должно быть как можно большим ( 1 ГОм), так чтобы ток утечки был как можно меньше.
Заряд, запасаемый в конденсаторе, который зависит от зарядного тока и времени его протекания.

В процессе заряда постоянным напряжением или разряда конденсатора ток в нем и напряжение между его обкладками изменяются по экспоненциальному закону.

iС = (U  R) e-t  ;

uС = U ( 1 — e-t  ).

Время , за которое зарядный ток снижается в е раз (2,718), называется постоянной времени.

Таким образом через отрезок времени  ток разряда составляет примерно 0,37 от первоначального значения U/R, через 2 – 0,135U/R, через 3 – 0,05 U/R и т.д.

Соответственно, напряжение на конденсаторе возрастает за время  до 0,63 U, за 2 – до 0,865U, за 3 – до 0,95 U/R и т.д. За время (3…4) процесс почти полностью затухает.

Постоянная времени цепи, содержащей последовательно соединенные R и C, равна
 = R С.
iС = — (U  R) e-t  ;
uС = U e-t  ,
где также  = R С.
Задание

Выведите на дисплей виртуального осциллографа кривые изменения напряжения и тока заряда/разряда конденсатора и определите по кривым следующие параметры:

постоянную времени цепи ,
емкость С,
мгновенное значение напряжения uC на обкладках конденсатора спустя 0,5 мс после начала разряда.

Порядок выполнения эксперимента

Рис. 11.1

Соберите цепь согласно схеме (рис. 11.1) и подсоедините к ее входным зажимам регулируемый источник напряжений специальной формы, настроенный на прямоугольные импульсы положительной полярности с параметрами: Um = 10 B, f = 250 Гц. Измерительные приборы А1, V0, V1 в схеме – это соответствующие пары гнезд коннектора.
Приведите компьютер в рабочее состояние, «подключите» к виртуальным приборам A1 и V1 два входа виртуального осциллографа и настройте изображение.

Воспроизведите осциллограммы тока и напряжения на графике (рис.11.2).

Рис.11.2

Определите указанные в задании величины, используя экспериментальные кривые.

Экспериментальные данные проверьте вычислением.

Постоянная времени  цепи с конденсатором
Ёмкость конденсатора C
Мгновенное значение напряжения uC спустя 0,5 мс после включения
Катушки индуктивности выполняются медным, как правило, проводом, причем число витков и размеры проводника меняются в очень широких пределах.

Эксперимент:Расчет:Эксперимент:Расчет:Эксперимент:Расчет:

Основным параметром катушки является индуктивность L, которая характеризует величину противоЭДС, наводимой (индуктируемой) в катушке при заданном изменении тока в ней. Индуктивность пропорциональна числу витков катушки в квадрате и обратно пропорциональна магнитному сопротивлению пути, по которому замыкается магнитный поток, создаваемый током катушки.

После подключения к цепи с катушкой постоянного напряжения ток в ней нарастает по экспоненциальному закону. Так, за время, равное значению постоянной времени  цепи, ток увеличится до 63% своего установившегося значения.

Постоянная времени , измеряемая в секундах, зависит от индуктивности катушки L, измеряемой в Генри (Гн), и эквивалентного омического сопротивления цепи R в Омах:

 = L  R.

После приложения постоянного напряжения к цепи с катушкой спустя время  падение напряжения на катушке уменьшается до 37 % его максимальной величины и после примерно 3…4 достигает своего наименьшего значения, зависящего от омического сопротивления катушки.

При коротком замыкании катушки в ней наводится (индуктируется) ЭДС самоиндукции, которая имеет полярность, противоположную внешнему напряжению и почти полностью затухает за время, равное (3…4).
Мгновенные значения тока iL и падения напряжения uL катушки при включении и при коротком замыкании катушки можно рассчитать, используя следующие формулы:
iL = U  R (1 — e—t   ) .

Ток включения катушки под напряжение U: Падение напряжения на катушке при ее включении под напряжение U:uL = U  e—t  .

Ток короткого замыкания катушки:

iL = U  R  e—t   .
uL = — U e—t  .
Задание

Падение напряжения на катушке при ее коротком замыкании: Выведите на дисплей виртуального осциллографа кривые тока и напряжения при подключении катушки индуктивности к постоянному напряжению и ее коротком замыкании, определите следующие величины:

постоянную времени  цепи с катушкой,
индуктивность катушки L,
мгновенное значение тока катушки iL спустя 0,02 мс после включения под напряжение.

Экспериментальная часть

Рис. 12.1

Соберите цепь согласно схеме (рис. 12.1) и подсоедините к ее входным зажимам регулируемый источник напряжений специальной формы, настроенный на прямоугольные импульсы положительной полярности с параметрами: Um = 10 B, f=250 Гц (V1, V0, A1 – соответствующие пары гнезд коннектора).

Приведите компьютер в рабочее состояние и «подключите» два входа виртуального осциллографа к виртуальным приборам V0 и A1 и настройте изображение.

Воспроизведите осциллограммы на графике (рис.12.2)

Определите указанные в задании величины, используя экспериментальные кривые.

Экспериментальные данные проверьте вычислением.

Постоянная времени  цепи с катушкой
Индуктивность катушки L
Мгновенное значение тока катушки iL спустя 0,02 мс после включения
под напряжение

Эксперимент:Расчет:Эксперимент:Расчет:Эксперимент:Расчет:Рис.12.2 1. Теоретические основы электротехники, Т 1, 2. Учебник для вузов / К.С. Демирчан, Л.Р.Нейман, Н.В. Коровин, В.Л.Чечурин. – СПб: Питер, 20042. Основы теории цепей. Учебник для вузов / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. –М.: Энергоатом издат, 1989.3. Атабеков Г.И. Основы теории цепей, Учебник для вузов. М.: Энергия, 1969.4. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Учебник для электротехн., энерг., приборостроит. спец. вузов. – М.: Гардарики, 2000.5. Герасимов В.Г., Кузнецов Э.В., Николаева О.В. и др. Электротехника и электроника: В 3 кн. Учебник для студентов неэлектротехнических специальностей вузов. Кн 1. Электрические и магнитные цепи. – М.: Энергоатомиздат, 1996.6. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н. Электротехника / Учебное пособие для неэлектротехнических специальностей вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1985.7. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Матерников В.Е. Электротехника. Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1985.8. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника: [Учебное пособие для неэлектротехнических специальностей вузов]: В 2 кн. – М.: Энергоатомиздат, 1995.1 … 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Источник: https://topuch.ru/rukovodstvo-po-vipolneniyu-bazovih-eksperimentov-ecpot-001-rbe/index16.html

Коэффициент полезного действия ????, формула КПД в физике. Как найти КПД⚡

Коэффициент полезного действия машины или механизма – это важная величина, характеризующая энергоэффективность данного устройства. Понятие используется и в повседневной жизни. Например, когда человек говорит, что КПД его усилий низкий, это значит, что сил затрачено много, а результата почти нет. Величина измеряет отношение полезной работы ко всей совершенной работе.

Согласно формуле, чтобы найти величину, нужно полезную работу разделить на всю совершенную работу. Или полезную энергию разделить на всю израсходованную энергию. Этот коэффициент всегда меньше единицы. Работа и энергия измеряется в Джоулях. Поделив Джоули на Джоули, получаем безразмерную величину. КПД иногда называют энергоэффективностью устройства.

Остальная часть идет на нагревание чайника и воды в нем.

Чтобы рассчитать энергоэффективность данной плитки, нужно будет разделить количество тепла, требуемое для нагрева воды до температуры кипения на количество тепла, выделившееся при горении газа.

Данная величина всегда ниже единицы. Например, для любой атомной электростанции она не превышает 35%. Причиной является то, что электростанция представляет собой паровую машину, где нагретый за счет ядерной реакции пар вращает турбину. Большая часть энергии идет на нагрев окружающего пространства. Тот факт, что η не может быть равен 100%, следует из второго начала термодинамики.

Примеры расчета КПД

Пример 1. Нужно рассчитать коэффициент для классического камина. Дано: удельная теплота сгорания березовых дров – 107Дж/кг, количество дров – 8 кг. После сгорания дров температура в комнате повысилась на 20 градусов. Удельная теплоемкость кубометра воздуха – 1,3 кДж/ кг*град. Общая кубатура комнаты – 75 кубометров.

После подсчетов получаем, что энергоэффективность дровяного камина – около 2,5%. Действительно, современная теория об устройстве печей и каминов говорит, что классическая конструкция не является энергоэффективной. Это связано с тем, что труба напрямую выводит горячий воздух в атмосферу.

Для повышения эффективности устраивают дымоход с каналами, где воздух сначала отдает тепло кладке каналов, и лишь потом выходит наружу.

Но справедливости ради, нужно отметить, что в процессе горения камина нагревается не только воздух, но и предметы в комнате, а часть тепла выходит наружу через элементы, плохо теплоизолированные – окна, двери и т.д.

Пример 2. Автомобиль проделал путь 100 км. Вес машины с пассажирами и багажом – 1400 кг. При этом было затрачено14 литров бензина. Найти: КПД двигателя.

Для решения задачи необходимо отношение работы по перемещению груза к количеству тепла, выделившемуся при сгорании топлива. Количество тепла также измеряется в Джоулях, поэтому не придется приводить к другим единицам. A будет равна произведению силы на путь( A=F*S=m*g*S). Сила равна произведению массы на ускорение свободного падения. Полезная работа = 1400 кг x 9,8м/с2 x 100000м=1,37*108 Дж

Удельная теплота сгорания бензина – 46 МДж/кг=46000 кДж/кг. Восемь литров бензина будем считать примерно равными 8 кг. Тепла выделилось 46*106*14=6.44*108 Дж. В результате получаем η ≈21%.

Единицы измерения

Коэффициент полезного действия – величина безразмерная, то есть не нужно ставить какую-либо единицу измерения. Но эту величину можно выразить и в процентах.

Для этого полученное в результате деления по формуле число необходимо умножить на 100%. В школьном курсе математики рассказывали, что процент – этот одна сотая чего-либо.

Умножая на 100 процентов, мы показываем, сколько в числе сотых.

От чего зависит величина КПД

Эта величина зависит от того, насколько общая совершенная работа может переходить в полезную. Прежде всего, это зависит от самого устройства механизма или машины. Инженеры всего мира бьются над тем, чтобы повышать КПД машин. Например, для электромобилей коэффициент очень высок – больше 90%.

А вот двигатель внутреннего сгорания, в силу своего устройства, не может иметь η, близкий к 100 процентам. Ведь энергия топлива не действует непосредственно на вращающиеся колеса. Энергия рассеивается на каждом передаточном звене. Слишком много передаточных звеньев, и часть выхлопных газов все равно выходит в выхлопную трубу.

Как обозначается

В русских учебниках обозначается двояко. Либо так и пишется – КПД, либо обозначается греческой буквой η. Эти обозначения равнозначны.

Символ, обозначающий КПД

Символом является греческая буква эта η. Но чаще все же используют выражение КПД.

Мощность и КПД

Если на чайнике написана мощность 1 700 Ватт, это не значит, что он передаст 1 700 Джоулей за одну секунду воде, налитой в него. Это мощность номинальная.

Чтобы узнать η электрочайника, нужно узнать количество теплоты(Q), которое должно получить определенное количество воды при нагреве на энное количество градусов. Эту цифру делят на работу электрического тока, выполненную за время нагревания воды.

Величина A будет равна номинальной мощности, умноженной на время в секундах. Q будет равно объему воды, умноженному на разницу температур на удельную теплоемкость. Потом делим Q на A тока и получаем КПД электрочайника, примерно равное 80 процентам. Прогресс не стоит на месте, и КПД различных устройств повышается, в том числе бытовой техники.

Напрашивается вопрос, почему через мощность нельзя узнать КПД устройства. На упаковке с оборудованием всегда указана номинальная мощность. Она показывает, сколько энергии потребляет устройство из сети. Но в каждом конкретном случае невозможно будет предсказать, сколько конкретно потребуется энергии для нагрева даже одного литра воды.

Например, в холодной комнате часть энергии потратится на обогрев пространства. Это связано с тем, что в результате теплообмена чайник будет охлаждаться. Если, наоборот, в комнате будет жарко, чайник закипит быстрее. То есть КПД в каждом из этих случаев будет разным.

Формула работы в физике

То есть, 15 x 9,8 x 2 = 294 Дж. Если речь идет о количестве теплоты, то A в этом случае равняется изменению количества теплоты. Например, на плите нагрели воду.

Ее внутренняя энергия изменилась, она увеличилась на величину, равную произведению массы воды на удельную теплоемкость на количество градусов, на которое она нагрелась.

Это интересно

Наукой обосновано, что коэффициент полезного действия любого механизма всегда меньше единицы. Это связано со вторым началом термодинамики.

Для сравнения, коэффициенты полезного действия различных устройств:

гидроэлектростанций 93-95%;
АЭС – не более 35%;
тепловых электростанций – 25-40%;
бензинового двигателя – около 20%;
дизельного двигателя – около 40%;
электрочайника – более 95%;
электромобиля – 88-95%.

Наука и инженерная мысль не стоит на месте. постоянно изобретаются способы, как уменьшить теплопотери, снизить трение между частями агрегата, повысить энергоэффективность техники.

Источник: https://remont220.ru/osnovy-elektrotehniki/976-kpd-fizicheskiy-smysl-velichiny-kak-ee-vychislyat/

Кпд – коэффициент полезного действия трансформатора

КПД – коэффициент полезного действия, одна из важнейших характеристик, определяющая эффективность работы устройства, относящее к трансформаторам. Рассмотрим особенности определения указанного показателя трансформатора с учётом принципа работы, конструкции данного электрооборудования и факторов, влияющих на эффективность эксплуатации.

Общие сведения о трансформаторах

Трансформатором называют электромагнитное устройство, преобразующим переменный ток с изменением значения напряжения. Принцип работы прибора предполагает использование электромагнитной индукции.

Аппарат состоит из следующих основных элементов:

первичной и вторичной обмоток;
сердечника, вокруг которого навиты обмотки.

Принцип работы трансформатора

Изменение характеристик достигается за счёт разного количества витков в обмотках на входе и выходе.

Ток на выходной катушке возбуждается за счёт создания магнитного потока при подаче напряжения на входные контакты.

Что такое КПД трансформатора и от чего зависит

Коэффициентом полезного действия (полная расшифровка данной аббревиатуры) называют отношение полезной электроэнергии к поданной на прибор.

Кроме энергии, показатель КПД может определяться расчётом по мощностным показателям при соотношении полезной величины к общей. Эта характеристика очень важна при выборе аппарата и определяет эффективность его использования.

Величина КПД зависит от потерь энергии, которые допускаются в процессе работы аппарата. Эти потери существуют следующего типа:

электрического – в проводниках катушек;
магнитного – в материале сердечника.

Величина указанных потерь при проектировании устройства зависит от следующих факторов:

габаритных размеров устройства и формы магнитной системы;
компактности катушек;
плотности составленных комплектов пластин в сердечнике;
диаметра провода в катушках.

Снижение потерь в агрегате достигается в процессе проектирования устройства, с применением для изготовления сердечника магнито-мягких ферромагнитных материалов. Электротехническая сталь набирается в тонкие пластины, изолированные друг относительно друга специальным слоем нанесённого лака.

Также читайте: Режим холостого хода трансформатора

В процессе эксплуатации эффективность аппарата определяется:

поданной нагрузкой;
диэлектрической средой – веществом, использованным в качестве диэлектрика;
равномерностью подачи нагрузки;
температурой масла в агрегате;
степенью нагрева катушек и сердечника.

Если в ходе работы агрегат постоянно недогружать или нарушать паспортные условия эксплуатации, помимо опасности выхода из строя это ведёт к снижению эффективности устройства.

Трансформатор, в отличие от электрических машин, практически не допускает механических потерь энергии, поскольку не включает движущихся узлов. Незначительный расход энергии возникает за счёт температурного нагрева устройства.

Методы определения КПД

КПД трансформатора можно подсчитать, с использованием нескольких методов. Данная величина зависит от суммарной мощности устройства, возрастая с увеличением указанного показателя. Значение эффективности колеблется в пределах от 0,8 до 0,92 при значении мощности от 10 до 300 кВт.

Зная величину предельной мощности, можно определить значение КПД, используя специальные таблицы.

Непосредственное измерение

Формула для вычисления данного показателя может быть представлена в нескольких выражениях:
ɳ = (Р2/Р1)х100% = (Р1 – ΔР)/Р1х100% = 1 – ΔР/Р1х100%,
в которой:

ɳ – значение КПД;
Р2 и Р1 – соответственно величина полезной и потребляемой сетевой мощности;
ΔР – величина суммарных мощностных потерь.

Из указанной формулы видно, что значение показателя КПД не может превышать единицу.
После поэтапного преобразования приведённой формулы с учётом использования значений электротока, напряжения и угла между фазами, получается такое соотношение:
ɳ = U2хI2хcosφ2/ U2хI2хcosφ2 + Робм + Рс,
в которой:

U2 и I2 – соответственно, значение напряжения и тока во вторичной обмотке;
Робм и Рс – величина потерь в обмотках и сердечнике.

Представленная формула содержится в ГОСТе, описывающем определение данного показателя.

Расчёты КПД

Определение косвенным методом

Для приборов, обладающих большой эффективностью работы, при величине КПД, превышающем 0,96, точный расчёт не всегда оказывается возможным. Поэтому данное значение определяется при помощи косвенного метода, предполагающего оценку мощностных показателей в первичной катушке, вторичной и допущенных потерь.

Также читайте: Коэффициент трансформации

Оценивая характеристики трансформатора, следует отметить высокую эффективность использования указанного оборудования, обусловленную его конструктивными особенностями.
Более подробно про КПД трансформатора можете прочитать здесь(откроется в новой вкладе, читать со страницы 14): Открыть файл

Источник: https://OFaze.ru/teoriya/kpd-transformatora

По какой формуле находится работа. Коэффициент полезного действия. Формула, определение

Вам понадобится
Автомобиль;
— термометр;
— калькулятор.
Спонсор размещения P&G
Статьи по теме «Как найти коэффициент полезного действия»
Как вычислить КПД
Как посчитать КПД
Как найти силу трения
Инструкция
Другие новости по теме:
Полезная работа, выполняемая любой тепловой машиной, равна отношению разности теплоты полученной нагревателем и холодильником к теплоте, полученной нагревателем. В идеальной тепловой машине с максимальным КПД (цикл Карно), он равен отношению разности температур нагревателя и холодильника к

Для того чтобы рассчитать коэффициент полезного действия (КПД) поделите полезную работу Ап на работу затраченную Аз, а результат умножьте на 100% (КПД=Ап/Аз 100%). Результат получите в процентах.
При расчете КПД теплового двигателя, полезной работой считайте механическую работу, выполненную механизмом. За затраченную работу берите количество теплоты, выделяемое сгоревшим топливом, которое является источником энергии для двигателя.
Пример. Средняя сила тяги двигателя автомобиля составляет 882 Н. На 100 км пути он потребляет 7 кг бензина. Определите КПД его двигателя. Сначала найдите полезную работу. Она равна произведению силы F на расстояние S, преодолеваемое телом под ее воздействием Ап=F S. Определите количество теплоты, которое выделится при сжигании 7 кг бензина, это и будет затраченная работа Аз=Q=q m, где q – удельная теплота сгорания топлива, для бензина она равна 42 10^6 Дж/кг, а m – масса этого топлива.6 7) 100%=30%.
В общем случае чтобы найти КПД, любой тепловой машины (двигателя внутреннего сгорания, парового двигателя, турбины и т.д.), где работа выполняется газом, имеет коэффициент полезного действия равный разности теплоты отданной нагревателем Q1 и полученной холодильником Q2, найдите разность теплоты нагревателя и холодильника, и поделите на теплоту нагревателя КПД= (Q1-Q2)/Q1. Здесь КПД измеряется в дольных единицах от 0 до 1, чтобы перевести результат в проценты, умножьте его на 100.
Чтобы получить КПД идеальной тепловой машины (машины Карно), найдите отношение разности температур нагревателя Т1 и холодильника Т2 к температуре нагревателя КПД=(Т1-Т2)/Т1. Это предельно возможный КПД для конкретного типа тепловой машины с заданными температурами нагревателя и холодильника.
Для электродвигателя найдите затраченную работу как произведение мощности на время ее выполнения. Например, если электродвигатель крана мощностью 3,2 кВт поднимает груз массой 800 кг на высоту 3,6 м за 10 с, то его КПД равен отношению полезной работы Ап=m g h, где m – масса груза, g?10 м/с? ускорение свободного падения, h – высота на которую подняли груз, и затраченной работы Аз=Р t, где Р – мощность двигателя, t – время его работы. Получите формулу для определения КПД=Ап/Аз 100%=(m g h)/(Р t) 100%=%=(800 10 3,6)/(3200 10) 100%=90%. Как просто

Мощность электродвигателя, как правило, указывается в технической документации к нему или в специальной табличке на корпусе. Если так ее найти невозможно, рассчитайте ее самостоятельно. Это можно сделать, измерив ток в обмотках и напряжение на источнике. Также можно определить его мощность по

Коэффициент полезного действия (КПД) — это показатель эффективности какой либо системы, будь то двигатель автомобиля, машина или иной механизм. Он показывает, как эффективно данная система использует получаемую энергию. Вычислить КПД очень легко. Спонсор размещения P&G Статьи по теме «Как вычислить

Чтобы найти коэффициент полезного действия любого двигателя, нужно полезную работу поделить на затраченную и умножить на 100 процентов. Для теплового двигателя найдите данную величину по отношению мощности, умноженной на длительность работы, к теплу, выделившемуся при сгорании топлива. Теоретически

КПД (коэффициент полезного действия) – безразмерная величина, характеризующая эффективность работы. Работа есть сила, влияющая на процесс в течение некоторого времени. На действие силы затрачивается энергия. Энергия вкладывается в силу, сила вкладывается в работу, работа характеризуется

Для того чтобы найти номинальный ток для определенного проводника, воспользуйтесь специальной таблицей. В ней указывается, при каких значениях силы тока проводник может разрушиться. Для нахождения номинального тока для электрических двигателей различных конструкций, воспользуйтесь специальными

Коэффициент полезного действия (КПД)
— это характеристика результативности системы в отношении преобразования или передачи энергии, который определяется отношением полезно использованной энергии к суммарной энергии, полученной системой.

КПД
— величина безразмерная, обычно ее выражают в процентах:

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя определяется по формуле: , где A = Q1Q2. КПД теплового двигателя всегда меньше 1.

Круговой цикл, включающий в себя две изотермы и две адиа- баты, соответствует максимальному КПД.
Французский инженер Сади Карно в 1824 г.

вывел формулу максимального КПД идеального теплового двигателя, где рабочее тело — это идеальный газ, цикл которого состоял из двух изотерм и двух адиабат, т. е. цикл Карно.

Цикл Карно — реальный рабочий цикл теплового двигателя, свершающего работу за счет теплоты, подводимой рабочему телу в изотермическом процессе.

Тепловые двигатели
— это конструкции, в которых тепловая энергия превращается в механическую.

Тепловые двигатели многообразны как по конструкции, так и по назначению. К ним относятся паровые машины, паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели.

Однако, несмотря на многообразие, в принципе действия различных тепловых двигателей есть общие черты. Основные компоненты каждого теплового двигателя:

нагреватель;
рабочее тело;
холодильник.

Нагреватель выделяет тепловую энергию, при этом нагревает рабочее тело, которое находится в рабочей камере двигателя. Рабочим телом может быть пар или газ. Приняв количество теплоты, газ расширяется, т.к. его давление больше внешнего давления, и двигает поршень, производя положительную работу.

При этом его давление падает, а объем увеличивается. Если сжимать газ, проходя те же состояния, но в обратном направлении, то совершим ту же по абсолютному значению, но отрицательную работу. В итоге вся работа за цикл будет равна нулю.

Для того чтобы работа теплового двигателя была отлична от нуля, работа сжатия газа должна быть меньше работы расширения.

Чтобы работа сжатия стала меньше работы расширения, необходимо, чтобы процесс сжатия проходил при меньшей температуре, для этого рабочее тело нужно охладить, поэтому в конструкцию теплового двигателя входит холодильник. Холодильнику рабочее тело отдает при соприкосновении с ним количество теплоты.

Источник: https://les74.ru/by-what-formula-is-the-work-efficiency.html

Формула КПД (коэффициента полезного действия)

В реальной действительности работа, совершаемая при помощи какого — либо устройства, всегда больше полезной работы, так как часть работы выполняется против сил трения, которые действуют внутри механизма и при перемещении его отдельных частей. Так, применяя подвижный блок, совершают дополнительную работу, поднимая сам блок и веревку и, преодолевая силы трения в блоке.

Введем следующие обозначения: полезную работу обозначим $A_p$, полную работу — $A_{poln}$. При этом имеем:

Определение и формула КПД Определение

Коэффициентом полезного действия (КПД) называют отношение полезной работы к полной. Обозначим КПД буквой $eta $, тогда:

[eta =frac{A_p}{A_{poln}} left(2
ight).]

Чаще всего коэффициент полезного действия выражают в процентах, тогда его определением является формула:

[eta =frac{A_p}{A_{poln}}cdot 100\% left(2
ight).]

При создании механизмов пытаются увеличить их КПД, но механизмов с коэффициентом полезного действия равным единице (а тем более больше единицы) не существует.

И так, коэффициент полезного действия — это физическая величина, которая показывает долю, которую полезная работа составляет от всей произведенной работы. При помощи КПД оценивают эффективность устройства (механизма, системы), преобразующей или передающей энергию, совершающего работу.

Для увеличения КПД механизмов можно пытаться уменьшать трение в их осях, их массу. Если трением можно пренебречь, масса механизма существенно меньше, чем масса, например, груза, который поднимает механизм, то КПД получается немного меньше единицы. Тогда произведенная работа примерно равна полезной работе:

[A_papprox A_{poln}left(3
ight).]

Золотое правило механики

Необходимо помнить, что выигрыша в работе, используя простой механизм добиться нельзя.

Выразим каждую из работ в формуле (3) как произведение соответствующей силы на путь, пройденный под воздействием этой силы, тогда формулу (3) преобразуем к виду:

[F_1s_1approx F_2s_2left(4
ight).]

Выражение (4) показывает, что используя простой механизм, мы выигрываем в силе столько же, сколько проигрываем в пути. Данный закон называют «золотым правилом» механики. Это правило сформулировал в древней Греции Герон Александрийский.

Это правило не учитывает работу по преодолению сил трения, поэтому является приближенным.

Кпд при передаче энергии

Коэффициент полезного действия можно определить как отношение полезной работы к затраченной на ее выполнение энергии ($Q$):
Для вычисления коэффициента полезного действия теплового двигателя применяют следующую формулу:
где $Q_n$ — количество теплоты, полученное от нагревателя; $Q_{ch}$ — количество теплоты переданное холодильнику.
КПД идеальной тепловой машины, которая работает по циклу Карно равно:
где $T_n$ — температура нагревателя; $T_{ch}$ — температура холодильника.

[eta =frac{A_p}{Q}cdot 100\% left(5
ight).] [eta =frac{Q_n-Q_{ch}}{Q_n}left(6
ight),] [eta =frac{T_n-T_{ch}}{T_n}left(7
ight),]

Примеры задач на коэффициент полезного действия

Пример 1

Задание. Двигатель подъемного крана имеет мощность $N$. За отрезок времени равный $Delta t$ он поднял груз массой $m$ на высоту $h$. Каким является КПД крана? extit{}

Решение. Полезная работа в рассматриваемой задаче равна работе по подъему тела на высоту $h$ груза массы $m$, это работа по преодолению силы тяжести. Она равна:

[A_p=mgh left(1.1
ight).]

Полную работу, которая выполняется при поднятии груза, найдем, используя определение мощности:

[N=frac{A_{poln}}{Delta t} o A_{poln}=NDelta tleft(1.2
ight).]

Воспользуемся определением коэффициента полезного действия для его нахождения:

[eta =frac{A_p}{A_{poln}}cdot 100\%left(1.3
ight).]

Формулу (1.3) преобразуем, используя выражения (1.1) и (1.2):

[eta =frac{mgh}{NDelta t}cdot 100\%.]

Ответ. $eta =frac{mgh}{NDelta t}cdot 100\%$

Пример 2

Задание. Идеальный газ выполняет цикл Карно, при этом КПД цикла равно $eta $. Какова работа в цикле сжатия газа при постоянной температуре? Работа газа при расширении равна $A_0$

Решение. Коэффициент полезного действия цикла определим как:

[eta =frac{A_p}{Q}left(2.1
ight).]

Рассмотрим цикл Карно, определим, в каких процессах тепло подводят (это будет $Q$).

Так как цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат, можно сразу сказать, что в адиабатных процессах (процессы 2-3 и 4-1) теплообмена нет. В изотермическом процессе 1-2 тепло подводят (рис.

1 $Q_1$), в изотермическом процессе 3-4 тепло отводят ($Q_2$). Получается, что в выражении (2.1) $Q=Q_1$.

Мы знаем, что количество теплоты (первое начало термодинамики), подводимое системе при изотермическом процессе идет полностью на выполнение газом работы, значит:

[Q=Q_1=A_{12}left(2.2
ight).]

Газ совершает полезную работу, которую равна:

[A_p=Q_1-Q_2left(2.3
ight).]

Количество теплоты, которое отводят в изотермическом процессе 3-4 равно работе сжатия (работа отрицательна) (так как T=const, то $Q_2=-A_{34}$). В результате имеем:

[A_p=A_{12}+A_{34}left(2.4
ight).]

Преобразуем формулу (2.1) учитывая результаты (2.2) — (2.4):

[eta =frac{A_{12}+A_{34}}{A_{12}} o A_{12}eta =A_{12}+A_{34} o A_{34}=(eta -1)A_{12}left(2.4
ight).]

Так как по условию $A_{12}=A_0, $окончательно получаем:

[A_{34}=left(eta -1
ight)A_0.]

Ответ. $A_{34}=left(eta -1
ight)A_0$

Читать дальше: формула линейной скорости.

Источник: https://www.webmath.ru/poleznoe/fizika/fizika_132_formula_kojefficienta_poleznogo_dejstvija.php

Расчет работы физика. Полезная работа формула физика

А что это значит?

В физике «механической работой» называют работу какой-нибудь силы (силы тяжести, упругости, трения и т.д.) над телом, в результате действия которой тело перемещается.

Часто слово «механическая» просто не пишется.
Иногда можно встретить выражение » тело совершило работу», что в принципе означает «сила, действующая на тело, совершила работу».

Я думаю — я работаю.

Я иду — я тоже работаю.

Где же здесь механическая работа?

Если под действием силы тело перемещается, то совершается механическая работа.

Говорят, что тело совершает работу.
А точнее будет так: работу совершает сила, действующая на тело.

Работа характеризует результат действия силы.

Cилы, действующие на человека совершают над ним механическую работу, а в результате действия этих сил человек перемещается.

Работа — физическая величина, равная произведению силы, действующей на тело, на путь, совершенный телом под действием силы в направлении этой силы.

А — механическая работа,
F — сила,
S — пройденный путь.

Работа совершается , если соблюдаются одновременно 2 условия: на тело действует сила и оно
перемещается в направлении действия силы.

Работа не совершается (т.е. равна 0),если:
1. Сила действует, а тело не перемещается.

Например: мы действуем с силой на камень, но не можем его сдвинуть.

2. Тело перемещается, а сила равна нулю, или все силы скомпенсированы (т.е. равнодействующая этих сил равна 0).
Например: при движении по инерции работа не совершается.
3. Направление действия силы и направление движения тела взаимно перпендикулярны.

Например: при движении поезда по горизонтали сила тяжести работу не совершает.

Работа может быть положительной и отрицательной

1. Если направление силы и направление движения тела совпадают, совершается положительная работа.

Например: сила тяжести, действуя на падающую вниз каплю воды, совершает положительную работу.

2. Если направление силы и движения тела противоположны, совершается отрицательная работа.

Например: сила тяжести, действующая на поднимающийся воздушный шарик, совершает отрицательную работу.

Если на тело действует несколько сил, то полная работа всех сил равна работе результирующей силы.

Единицы работы

В честь английского ученого Д.Джоуля единица измерения работы получила название 1 Джоуль.

В международной системе единиц (СИ):
[А] = Дж = Н м
1Дж = 1Н 1м

Механическая работа равна 1 Дж, если под действием силы в 1 Н тело перемещается на 1 м в направлении действия этой силы.

При перелете с большого пальца руки человека на указательный
комар совершает работу — 0, 000 000 000 000 000 000 000 000 001 Дж.

Сердце человека за одно сокращение совершает приблизительно 1 Дж работы, что соответствует работе, совершенной при поднятии груза массой 10 кг на высоту 1 см.

ЗА РАБОТУ, ДРУЗЬЯ!

Основные теоретические сведения

Механическая работа

Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы . Работой, совершаемой постоянной силой F , называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла между векторами силы F и перемещения S :

Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α 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 ньютон на перемещении 1 метр в направлении действия силы.

Если же сила изменяется с течением времени, то для нахождения работы строят график зависимости силы от перемещения и находят площадь фигуры под графиком – это и есть работа:

Примером силы, модуль которой зависит от координаты (перемещения), может служить сила упругости пружины, подчиняющаяся закону Гука (F упр = kx ).

Мощность

Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью . Мощность P (иногда обозначают буквой N ) – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t , в течение которого совершена эта работа:

По этой формуле рассчитывается средняя мощность , т.е. мощность обобщенно характеризующая процесс. Итак, работу можно выражать и через мощность: A = Pt (если конечно известна мощность и время совершения работы). Единица мощности называется ватт (Вт) или 1 джоуль за 1 секунду. Если движение равномерное, то:

По этой формуле мы можем рассчитать мгновенную мощность (мощность в данный момент времени), если вместо скорости подставим в формулу значение мгновенной скорости. Как узнать, какую мощность считать? Если в задаче спрашивают мощность в момент времени или в какой-то точке пространства, то считается мгновенная. Если спрашивают про мощность за какой-то промежуток времени или участок пути, то ищите среднюю мощность.

КПД – коэффициент полезного действия , равен отношению полезной работы к затраченной, либо же полезной мощности к затраченной:

Какая работа полезная, а какая затраченная определяется из условия конкретной задачи путем логического рассуждения. К примеру, если подъемный кран совершает работу по подъему груза на некоторую высоту, то полезной будет работа по поднятию груза (так как именно ради нее создан кран), а затраченной – работа, совершенная электродвигателем крана.

Итак, полезная и затраченная мощность не имеют строгого определения, и находятся логическим рассуждением. В каждой задаче мы сами должны определить, что в этой задаче было целью совершения работы (полезная работа или мощность), а что было механизмом или способом совершения всей работы (затраченная мощность или работа).

В общем случае КПД показывает, как эффективно механизм преобразует один вид энергии в другой. Если мощность со временем изменяется, то работу находят как площадь фигуры под графиком зависимости мощности от времени:

Кинетическая энергия

Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела (энергией движения) :

То есть если автомобиль массой 2000 кг движется со скоростью 10 м/с, то он обладает кинетической энергией равной Е к = 100 кДж и способен совершить работу в 100 кДж. Эта энергия может превратиться в тепловую (при торможении автомобиля нагревается резина колес, дорога и тормозные диски) или может быть потрачена на деформацию автомобиля и тела, с которым автомобиль столкнулся (при аварии). При вычислении кинетической энергии не имеет значения куда движется автомобиль, так как энергия, как и работа, величина скалярная.

Тело обладает энергией, если способно совершить работу. Например, движущееся тело обладает кинетической энергией, т.е. энергией движения, и способно совершать работу по деформации тел или придания ускорения телам, с которыми произойдёт столкновение.

Физический смысл кинетической энергии: для того чтобы покоящееся тело массой m стало двигаться со скоростью v необходимо совершить работу равную полученному значению кинетической энергии. Если тело массой m движется со скоростью v , то для его остановки необходимо совершить работу равную его первоначальной кинетической энергии. При торможении кинетическая энергия в основном (кроме случаев соударения, когда энергия идет на деформации) «забирается» силой трения.

Теорема о кинетической энергии: работа равнодействующей силы равна изменению кинетической энергии тела:

Теорема о кинетической энергии справедлива и в общем случае, когда тело движется под действием изменяющейся силы, направление которой не совпадает с направлением перемещения. Применять данную теорему удобно в задачах на разгон и торможение тела.

Потенциальная энергия

Наряду с кинетической энергией или энергией движения в физике важную роль играет понятие потенциальной энергии или энергии взаимодействия тел .

Потенциальная энергия определяется взаимным положением тел (например, положением тела относительно поверхности Земли). Понятие потенциальной энергии можно ввести только для сил, работа которых не зависит от траектории движения тела и определяется только начальным и конечным положениями (так называемые консервативные силы ). Работа таких сил на замкнутой траектории равна нулю. Таким свойством обладают сила тяжести и сила упругости. Для этих сил можно ввести понятие потенциальной энергии.

Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести Земли рассчитывается по формуле:

Физический смысл потенциальной энергии тела: потенциальная энергия равна работе, которую совершает сила тяжести при опускании тела на нулевой уровень (h – расстояние от центра тяжести тела до нулевого уровня). Если тело обладает потенциальной энергией, значит оно способно совершить работу при падении этого тела с высоты h до нулевого уровня. Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком:

Часто в задачах на энергию приходится находить работу по поднятию (переворачиванию, доставанию из ямы) тела. Во всех этих случаях нужно рассматривать перемещение не самого тела, а только его центра тяжести.

Потенциальная энергия Ep зависит от выбора нулевого уровня, то есть от выбора начала координат оси OY. В каждой задаче нулевой уровень выбирается из соображения удобства. Физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а ее изменение при перемещении тела из одного положения в другое. Это изменение не зависит от выбора нулевого уровня.

Потенциальная энергия растянутой пружины рассчитывается по формуле:

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. Растяжение или сжатие х надо рассчитывать от недеформированного состояния тела.

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 x 1 , тогда при переходе в новое состояние с удлинением x 2 сила упругости совершит работу, равную изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком (так как сила упругости всегда направлена против деформации тела):

Потенциальная энергия при упругой деформации – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой силами упругости.

Работа силы трения зависит от пройденного пути (такой вид сил, чья работа зависит от траектории и пройденного пути называется: диссипативные силы ). Понятие потенциальной энергии для силы трения вводить нельзя.

Коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Он определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой (формула уже приведена выше).

КПД можно рассчитывать как через работу, так и через мощность. Полезная и затраченная работа (мощность) всегда определяются путем простых логических рассуждений.

В электрических двигателях КПД – отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника. В тепловых двигателях – отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты. В электрических трансформаторах – отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой.

В силу своей общности понятие КПД позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие различные системы, как атомные реакторы, электрические генераторы и двигатели, теплоэнергетические установки, полупроводниковые приборы, биологические объекты и т.д.

Из–за неизбежных потерь энергии на трение, на нагревание окружающих тел и т.п. КПД всегда меньше единицы. Соответственно этому КПД выражается в долях затрачиваемой энергии, то есть в виде правильной дроби или в процентах, и является безразмерной величиной. КПД характеризует как эффективно работает машина или механизм. КПД тепловых электростанций достигает 35–40%, двигателей внутреннего сгорания с наддувом и предварительным охлаждением – 40–50%, динамомашин и генераторов большой мощности – 95%, трансформаторов – 98%.

Задачу, в которой нужно найти КПД или он известен, надо начать с логического рассуждения – какая работа является полезной, а какая затраченной.

Закон сохранения механической энергии

Полной механической энергией называется сумма кинетической энергии (т.е. энергии движения) и потенциальной (т.е. энергии взаимодействия тел силами тяготения и упругости):

Если механическая энергия не переходит в другие формы, например, во внутреннюю (тепловую) энергию, то сумма кинетической и потенциальной энергии остаётся неизменной. Если же механическая энергия переходит в тепловую, то изменение механической энергии равно работе силы трения или потерям энергии, или количеству выделившегося тепла и так далее, другими словами изменение полной механической энергии равно работе внешних сил:

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему (т.е. такую в которой не действует внешних сил, и их работа соответственно равна нолю) и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной:

Это утверждение выражает закон сохранения энергии (ЗСЭ) в механических процессах . Он является следствием законов Ньютона. Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой силами упругости и тяготения. Во всех задачах на закон сохранения энергии всегда будет как минимум два состояния системы тел. Закон гласит, что суммарная энергия первого состояния будет равна суммарной энергии второго состояния.

Алгоритм решения задач на закон сохранения энергии:

Найти точки начального и конечного положения тела.
Записать какой или какими энергиями обладает тело в данных точках.
Приравнять начальную и конечную энергию тела.
Добавить другие необходимые уравнения из предыдущих тем по физике.
Решить полученное уравнение или систему уравнений математическими методами.

Важно отметить, что закон сохранения механической энергии позволил получить связь между координатами и скоростями тела в двух разных точках траектории без анализа закона движения тела во всех промежуточных точках. Применение закона сохранения механической энергии может в значительной степени упростить решение многих задач.

В реальных условиях практически всегда на движущиеся тела наряду с силами тяготения, силами упругости и другими силами действуют силы трения или силы сопротивления среды. 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). Таким образом энергия в целом (т.е. не только механическая) в любом случае сохраняется.

При любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую. Этот экспериментально установленный факт выражает фундаментальный закон природы – закон сохранения и превращения энергии .

Одним из следствий закона сохранения и превращения энергии является утверждение о невозможности создания «вечного двигателя» (perpetuum mobile) – машины, которая могла бы неопределенно долго совершать работу, не расходуя при этом энергии.

Разные задачи на работу

Если в задаче требуется найти механическую работу, то сначала выберите способ её нахождения:

Работу можно найти по формуле: A = FS ∙cosα . Найдите силу, совершающую работу, и величину перемещения тела под действием этой силы в выбранной системе отсчёта. Обратите внимание, что угол должен быть выбран между векторами силы и перемещения.
Работу внешней силы можно найти, как разность механической энергии в конечной и начальной ситуациях. Механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий тела.
Работу по подъёму тела с постоянной скоростью можно найти по формуле: A = mgh , где h – высота, на которую поднимается центр тяжести тела .
Работу можно найти как произведение мощности на время, т.е. по формуле: A = Pt .
Работу можно найти, как площадь фигуры под графиком зависимости силы от перемещения или мощности от времени.

Закон сохранения энергии и динамика вращательного движения

Задачи этой темы являются достаточно сложными математически, но при знании подхода решаются по совершенно стандартному алгоритму. Во всех задачах Вам придется рассматривать вращение тела в вертикальной плоскости. Решение будет сводиться к следующей последовательности действий:

Надо определить интересующую Вас точку (ту точку, в которой необходимо определить скорость тела, силу натяжения нити, вес и так далее).
Записать в этой точке второй закон Ньютона, учитывая, что тело вращается, то есть у него есть центростремительное ускорение.
Записать закон сохранения механической энергии так, чтобы в нем присутствовала скорость тела в той самой интересной точке, а также характеристики состояния тела в каком-нибудь состоянии про которое что-то известно.
В зависимости от условия выразить скорость в квадрате из одного уравнения и подставить в другое.
Провести остальные необходимые математические операции для получения окончательного результата.

При решении задач надо помнить, что:

Условие прохождения верхней точки при вращении на нити с минимальной скоростью – сила реакции опоры N в верхней точке равна 0. Такое же условие выполняется при прохождении верхней точки мертвой петли.
При вращении на стержне условие прохождения всей окружности: минимальная скорость в верхней точке равна 0.
Условие отрыва тела от поверхности сферы – сила реакции опоры в точке отрыва равна нулю.

Неупругие соударения

Закон сохранения механической энергии и закон сохранения импульса позволяют находить решения механических задач в тех случаях, когда неизвестны действующие силы. Примером такого рода задач является ударное взаимодействие тел.

Ударом (или столкновением) принято называть кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости испытывают значительные изменения. Во время столкновения тел между ними действуют кратковременные ударные силы, величина которых, как правило, неизвестна. Поэтому нельзя рассматривать ударное взаимодействие непосредственно с помощью законов Ньютона. Применение законов сохранения энергии и импульса во многих случаях позволяет исключить из рассмотрения сам процесс столкновения и получить связь между скоростями тел до и после столкновения, минуя все промежуточные значения этих величин.

С ударным взаимодействием тел нередко приходится иметь дело в обыденной жизни, в технике и в физике (особенно в физике атома и элементарных частиц). В механике часто используются две модели ударного взаимодействия – абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары .

Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.

При абсолютно неупругом ударе механическая энергия не сохраняется. Она частично или полностью переходит во внутреннюю энергию тел (нагревание). Для описания любых ударов Вам нужно записать и закон сохранения импульса, и закон сохранения механической энергии с учетом выделяющейся теплоты (предварительно крайне желательно сделать рисунок).

Абсолютно упругий удар

Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел. Во многих случаях столкновения атомов, молекул и элементарных частиц подчиняются законам абсолютно упругого удара. При абсолютно упругом ударе наряду с законом сохранения импульса выполняется закон сохранения механической энергии. Простым примером абсолютно упругого столкновения может быть центральный удар двух бильярдных шаров, один из которых до столкновения находился в состоянии покоя.

Центральным ударом шаров называют соударение, при котором скорости шаров до и после удара направлены по линии центров. Таким образом, пользуясь законами сохранения механической энергии и импульса, можно определить скорости шаров после столкновения, если известны их скорости до столкновения. Центральный удар очень редко реализуется на практике, особенно если речь идет о столкновениях атомов или молекул. При нецентральном упругом соударении скорости частиц (шаров) до и после столкновения не направлены по одной прямой.

Частным случаем нецентрального упругого удара может служить соударения двух бильярдных шаров одинаковой массы, один из которых до соударения был неподвижен, а скорость второго была направлена не по линии центров шаров. В этом случае векторы скоростей шаров после упругого соударения всегда направлены перпендикулярно друг к другу.

Законы сохранения. Сложные задачи

Несколько тел

В некоторых задачах на закон сохранения энергии тросы с помощью которых перемещаются некие объекты могут иметь массу (т.е. не быть невесомыми, как Вы могли уже привыкнуть). В этом случае работу по перемещению таких тросов (а именно их центров тяжести) также нужно учитывать.

Если два тела, соединённые невесомым стержнем, вращаются в вертикальной плоскости, то:

выбирают нулевой уровень для расчёта потенциальной энергии, например на уровне оси вращения или на уровне самой нижней точки нахождения одного из грузов и обязательно делают чертёж;
записывают закон сохранения механической энергии, в котором в левой части записывают сумму кинетической и потенциальной энергии обоих тел в начальной ситуации, а в правой части записывают сумму кинетической и потенциальной энергии обоих тел в конечной ситуации;
учитывают, что угловые скорости тел одинаковы, тогда линейные скорости тел пропорциональны радиусам вращения;
при необходимости записывают второй закон Ньютона для каждого из тел в отдельности.

Разрыв снаряда

В случае разрыва снаряда выделяется энергия взрывчатых веществ. Чтобы найти эту энергию надо от суммы механических энергий осколков после взрыва отнять механическую энергию снаряда до взрыва. Также будем использовать закон сохранения импульса, записанный, в виде теоремы косинусов (векторный метод) или в виде проекций на выбранные оси.

Столкновения с тяжёлой плитой

Пусть навстречу тяжёлой плите, которая движется со скоростью v , движется лёгкий шарик массой m со скоростью u н. Так как импульс шарика много меньше импульса плиты, то после удара скорость плиты не изменится, и она будет продолжать движение с той же скоростью и в том же направлении. В результате упругого удара, шарик отлетит от плиты. Здесь важно понять, что не поменяется скорость шарика относительно плиты . В таком случае, для конечной скорости шарика получим:

Таким образом, скорость шарика после удара увеличивается на удвоенную скорость стены. Аналогичное рассуждение для случая, когда до удара шарик и плита двигались в одном направлении, приводит к результату согласно которому скорость шарика уменьшается на удвоенную скорость стены:

По физике и математике, среди прочего, необходимо выполнить три важнейших условия:

Изучить все темы и выполнить все тесты и задания приведенные в учебных материалах на этом сайте. Для этого нужно всего ничего, а именно: посвящать подготовке к ЦТ по физике и математике, изучению теории и решению задач по три-четыре часа каждый день. Дело в том, что ЦТ это экзамен где мало просто знать физику или математику, нужно еще уметь быстро и без сбоев решать большое количество задач по разным темам и различной сложности. Последнему научиться можно только решив тысячи задач.
Выучить все формулы и законы в физике, и формулы и методы в математике . На самом деле, выполнить это тоже очень просто, необходимых формул по физике всего около 200 штук, а по математике даже чуть меньше. В каждом из этих предметов есть около десятка стандартных методов решения задач базового уровня сложности, которые тоже вполне можно выучить, и таким образом, совершенно на автомате и без затруднений решить в нужный момент большую часть ЦТ. После этого Вам останется подумать только над самыми сложными задачами.
Посетить все три этапа репетиционного тестирования по физике и математике. Каждый РТ можно посещать по два раза, чтобы прорешать оба варианта. Опять же на ЦТ, кроме умения быстро и качественно решать задачи, и знания формул и методов необходимо также уметь правильно спланировать время, распределить силы, а главное правильно заполнить бланк ответов, не перепутав ни номера ответов и задач, ни собственную фамилию. Также в ходе РТ важно привыкнуть к стилю постановки вопросов в задачах, который на ЦТ может показаться неподготовленному человеку очень непривычным.

Успешное, старательное и ответственное выполнение этих трех пунктов позволит Вам показать на ЦТ отличный результат, максимальный из того на что Вы способны.

Нашли ошибку?

Если Вы, как Вам кажется, нашли ошибку в учебных материалах, то напишите, пожалуйста, о ней на почту. Написать об ошибке можно также в социальной сети (). В письме укажите предмет (физика или математика), название либо номер темы или теста, номер задачи, или место в тексте (страницу) где по Вашему мнению есть ошибка. Также опишите в чем заключается предположительная ошибка. Ваше письмо не останется незамеченным, ошибка либо будет исправлена, либо Вам разъяснят почему это не ошибка.

Практически все, не задумываясь, ответят: во втором. И будут неправы. Дело обстоит как раз наоборот. В физике механическая работа описывается следующими определениями: механическая работа совершается тогда, когда на тело действует сила, и оно движется. Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и пройденному пути.

Формула механической работы

Определяется механическая работа формулой:

где A – работа, F – сила, s – пройденный путь.

ПОТЕНЦИА́Л (потенциальная функция), понятие, характеризующее широкий класс физических силовыхполей (электрических, гравитационных и т. п.) и вообще поля физических величин, представляемыхвекторами (поле скоростей жидкости и т. п.). В общем случае потенциал векторного поля a(x ,y ,z ) — такаяскалярная функция u (x ,y ,z ), что a=grad

35. Проводники в электрическом поле. Электроемкость. Проводники в электрическом поле. Проводники — это вещества, характеризующиеся наличием в них большого количества свободных носителей зарядов, способных перемещаться под действием электрического поля. К проводникам относятся металлы, электролиты, уголь. В металлах носителями свободных зарядов являются электроны внешних оболочек атомов, которые при взаимодействии атомов полностью утрачивают связи со «своими» атомами и становятся собственностью всего проводника в целом. Свободные электроны участвуют в тепловом движении подобно молекулам газа и могут перемещаться по металлу в любом направлении. Электри́ческая ёмкость — характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд. В теории электрических цепей ёмкостью называют взаимную ёмкость между двумя проводниками; параметр ёмкостного элемента электрической схемы, представленного в виде двухполюсника. Такая ёмкость определяется как отношение величины электрического заряда к разности потенциалов между этими проводниками

36. Емкость плоского конденсатора.

Емкость плоского конденсатора.

Т.о. емкость плоского конденсатора зависит только от его размеров, формы и диэлектрической проницаемости. Для создания конденсатора большой емкости необходимо увеличить площадь пластин и уменьшить толщину слоя диэлектрика.

37. Магнитное взаимодействие токов в вакууме. Закон Ампера. Закон Ампера. В 1820 году Ампер (французский ученый (1775-1836)) установил экспериментально закон, по которому можно рассчитать силу, действующую на элемент проводника длины с током .

где – вектор магнитной индукции,– вектор элемента длины проводника, проведенного в направлении тока.

Модуль силы , где– угол между направлением тока в проводнике и направлением индукции магнитного поля.Для прямолинейного проводника длиной с токомв однородном поле

Направление действующей силы может быть определено с помощью правила левой руки :

Если ладонь левой руки расположить так, чтобы нормальная (к току) составляющая магнитного поля входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца направлены вдоль тока, то большой палец укажет направление, в котором действует сила Ампера.

38.Напряженность магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа Напряжённость магни́тного по́ля (стандартное обозначение Н ) — векторная физическая величина , равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности J .

В Международной системе единиц (СИ) : где-магнитная постоянная .

Закон БСЛ. Закон, определяющий магнитное поле отдельного элемента тока

39. Приложения закона Био-Савара-Лапласа. Для поля прямого тока

Для кругового витка.

И для соленоида

40. Индукция магнитного поля Магнитное поле характеризуется векторной величиной, которая носит название индукции магнитного поля (векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в данной точке пространства). МИ. (В) это не сила, действующая на проводники, это величина, которая находится через данную силу по следующей формуле: B=F / (I*l) (Словестно: Модуль вектора МИ. (B) равен отношению модуля силы F, с которой магнитное поле действует на расположенный перпендикулярно магнитным линиям проводник с током, к силе тока в проводнике I и длине проводника l . Магнитная индукция зависит только от магнитного поля. В связи с этим индукцию можно считать количественной характеристикой магнитного поля. Она определяет, с какой силой(Сила Лоренца) магнитное поле действует назаряд, движущийся со скоростью. Измеряется МИ в теслах (1 Тл). При этом 1 Тл=1 Н/(А*м) . МИ имеет направление. Графически ее можно зарисовывать в виде линий. В однородном магнитном полелинии МИ параллельны, и вектор МИ будет направлен так же во всех точках. В случае неоднородного магнитного поля, например, поля вокруг проводника с током, вектор магнитной индукции будет меняться в каждой точке пространства вокруг проводника, а касательные к этому вектору создадут концентрические окружности вокруг проводника.

41. Движение частицы в магнитном поле. Сила Лоренца. а) — Если частица влетает в область однородного магнитного поля, причем вектор V перпендикулярен вектору B, то она движется по окружности радиуса R=mV/qB, поскольку сила Лоренца Fл=mV^2/R играет роль центростремительной силы. Период обращения равен T=2пиR/V=2пиm/qB и он не зависит от скорости частицы (Это справедливо только при V

Сила Л. определяется соотношением: Fл = q·V·B·sina (q — величина движущегося заряда; V — модуль его скорости; B — модуль вектора индукции магнитного поля; aльфа — угол между вектором V и вектором В) Сила Лоренца перпендикулярна скорости и поэтому она не совершает работы, не изменяет модуль скорости заряда и его кинетической энергии. Но направление скорости изменяется непрерывно. Сила Лоренца перпендикулярна векторам В и v , и её направление определяется с помощью того же правила левой руки, что и направление силы Ампера: если левую руку расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции В, перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре пальца были направлены по движению положительного заряда (против движения отрицательного), то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление действующей на заряд силы Лоренца F л.

Механическая работа

F — модуль вектора силы, которая совершает работу;
S — модуль вектора перемещения.

A=FScosα

α — угол между векторами силы и перемещения.

Знак механической работы

В зависимости от направления силы относительно перемещения тела работа A может быть:

положительной (0°≤ α
отрицательной (90°
равной нулю (α=90°).

Если A>0, то скорость тела увеличивается. Пример — падение яблока с дерева на землю. При A

Работа силы упругости

Она равна:

A=kx 2 /2

k — жесткость;
x — абсолютное удлинение.

Что мы узнали?

Прежде чем раскрывать тему «В чём измеряется работа», необходимо сделать небольшое отступление. Всё в этом мире подчиняется законам физики. Каждый процесс или явление можно объяснить на основе тех или иных законов физики. Для каждой измеряемой величины существует единица, в которой её принято измерять. Единицы измерения являются неизменными и имеют единое значение во всём мире.

Причиной этого является следующее. В тысяча девятьсот шестидесятом году на одиннадцатой генеральной конференции по мерам и весам была принята система измерений, которая признана во всём мире. Эта система получила наименование Le Système International d’Unités, SI (СИ система интернационал). Эта система стала базовой для определений принятых во всём мире единиц измерения и их соотношения.

Физические термины и терминология

В физике единица измерения работы силы называется Дж (Джоуль), в честь английского учёного физика Джеймса Джоуля, сделавшего большой вклад в развитие раздела термодинамики в физике. Один Джоуль равен работе, совершаемой силой в один Н (Ньютон), при перемещении её приложения на один М (метр) в направлении действия силы. Один Н (Ньютон) равен силе, массой в один кг (килограмм), при ускорении в один м/с2 (метр в секунду) в направлении силы.

К сведению. В физике всё взаимосвязано, выполнение любой работы связано с выполнением дополнительных действий. В качестве примера можно взять бытовой вентилятор. При включении вентилятора в сеть лопасти вентилятора начинают вращаться. Вращающиеся лопасти воздействуют на поток воздуха, придавая ему направленное движение. Это является результатом работы. Но для выполнения работы необходимо воздействие других сторонних сил, без которых выполнение действия невозможно. К ним относятся сила электрического тока, мощность, напряжение и многие другие взаимосвязанные значения.

Электрический ток, по своей сути, – это упорядоченное движение электронов в проводнике в единицу времени. В основе электрического тока лежит положительно или отрицательно заряжённые частицы. Они носят название электрических зарядов. Обозначается буквами C, q, Кл (Кулон), названо в честь французского учёного и изобретателя Шарля Кулона. В системе СИ является единицей измерения количества заряженных электронов. 1 Кл равен объёму заряженных частиц, протекающих через поперечное сечение проводника в единицу времени. Под единицей времени подразумевается одна секунда. Формула электрического заряда представлена ниже на рисунке.

Сила электрического тока обозначается буквой А (ампер). Ампер – это единица в физике, характеризующая измерение работы силы, которая затрачивается для перемещения зарядов по проводнику. По своей сути, электрический ток – это упорядоченное движение электронов в проводнике под воздействием электромагнитного поля. Под проводником подразумевается материал или расплав солей (электролит), имеющий небольшую сопротивляемость прохождению электронов. На силу электрического тока влияют две физические величины: напряжение и сопротивление. Они будут рассмотрены ниже. Сила тока всегда прямо пропорциональна по напряжению и обратно пропорциональна по сопротивлению.

Как было сказано выше, электрический ток – это упорядоченное движение электронов в проводнике. Но есть один нюанс: для их движения нужно определённое воздействие. Это воздействие создаётся путём создания разности потенциалов. Электрический заряд может быть положительным или отрицательным. Положительные заряды всегда стремятся к отрицательным зарядам. Это необходимо для равновесия системы. Разница между количеством положительно и отрицательно заряжённых частиц называется электрическим напряжением.

Мощность – это количество энергии, затрачиваемое на выполнение работы в один Дж (Джоуль) за промежуток времени в одну секунду. Единицей измерения в физике обозначается как Вт (Ватт), в системе СИ W (Watt). Так как рассматривается мощность электрическая, то здесь она является значением затраченной электрической энергии на выполнение определённого действия в промежуток времени.

Коэффициент полезного действия ?, формула КПД в физике. Как найти КПД⚡

Автор Даниил Леонидович На чтение 7 мин. Просмотров 37.5k. Опубликовано 18 ноября Обновлено 22 января

Что такое КПД

Если попытаться объяснить простым языком, то представим, что мы кипятим чайник на плите. При сгорании газа образуется определенное количество теплоты. Часть этой теплоты нагревает саму горелку, плиту и окружающее пространство. Остальная часть идет на нагревание чайника и воды в нем. Чтобы рассчитать энергоэффективность данной плитки, нужно будет разделить количество тепла, требуемое для нагрева воды до температуры кипения на количество тепла, выделившееся при горении газа.

Примеры расчета КПД

Чтобы решить задачу, нужно найти частное или отношение двух величин. В числителе будет количество теплоты, которое получил воздух в комнате (1300Дж*75*20=1950 кДж ). В знаменателе – количество теплоты, выделенное дровами при горении (10000000Дж*8 =8*107 кДж). После подсчетов получаем, что энергоэффективность дровяного камина – около 2,5%. Действительно, современная теория об устройстве печей и каминов говорит, что классическая конструкция не является энергоэффективной. Это связано с тем, что труба напрямую выводит горячий воздух в атмосферу. Для повышения эффективности устраивают дымоход с каналами, где воздух сначала отдает тепло кладке каналов, и лишь потом выходит наружу. Но справедливости ради, нужно отметить, что в процессе горения камина нагревается не только воздух, но и предметы в комнате, а часть тепла выходит наружу через элементы, плохо теплоизолированные – окна, двери и т.д.

Единицы измерения

Коэффициент полезного действия – величина безразмерная, то есть не нужно ставить какую-либо единицу измерения. Но эту величину можно выразить и в процентах. Для этого полученное в результате деления по формуле число необходимо умножить на 100%. В школьном курсе математики рассказывали, что процент – этот одна сотая чего-либо. Умножая на 100 процентов, мы показываем, сколько в числе сотых.

От чего зависит величина КПД

Как обозначается

Символ, обозначающий КПД

Символом является греческая буква эта η. Но чаще все же используют выражение КПД.

Мощность и КПД

Мощность механизма или устройства равна работе, совершаемой в единицу времени. Работа(A) измеряется в Джоулях, а время в системе Си – в секундах. Но не стоит путать понятие мощности и номинальной мощности. Если на чайнике написана мощность 1 700 Ватт, это не значит, что он передаст 1 700 Джоулей за одну секунду воде, налитой в него. Это мощность номинальная. Чтобы узнать η электрочайника, нужно узнать количество теплоты(Q), которое должно получить определенное количество воды при нагреве на энное количество градусов. Эту цифру делят на работу электрического тока, выполненную за время нагревания воды.

Формула работы в физике

Для механической работы формула несложна: A = F x S. Если расшифровать, она равна приложенной силе на путь, на протяжении которого эта сила действовала. Например, мы поднимаем груз массой 15 кг на высоту 2 метра. Механическая работа по преодолению силы тяжести будет равна F x S = m x g x S. То есть, 15 x 9,8 x 2 = 294 Дж. Если речь идет о количестве теплоты, то A в этом случае равняется изменению количества теплоты. Например, на плите нагрели воду. Ее внутренняя энергия изменилась, она увеличилась на величину, равную произведению массы воды на удельную теплоемкость на количество градусов, на которое она нагрелась.

Это интересно

Для сравнения, коэффициенты полезного действия различных устройств:

гидроэлектростанций 93-95%;
АЭС – не более 35%;
тепловых электростанций – 25-40%;
бензинового двигателя – около 20%;
дизельного двигателя – около 40%;
электрочайника – более 95%;
электромобиля – 88-95%.

Как рассчитать эффективность работы

Обновлено 20 сентября 2019 г.

Автор: С. Хуссейн Атер

Все, что принимает входные данные и производит выходные, будь то электрический генератор или простая система шкивов, можно измерить на предмет того, насколько хорошо оно использует работа вложена в это. Формула эффективности работы поможет вам количественно оценить это и оценить эффективность любой машины.

Формула эффективности работы

Формула для расчета эффективности работы — это отношение выходного к входному , выраженное в процентах.Для машины вы можете определить объем работы, вложенной в машину, в зависимости от того, как она работает. Обычно вы можете рассчитать работу, умножив силу на расстояние для движения.

Убедитесь, что вы правильно рассчитываете ввод и вывод машины или объекта, который выполняет работу, а также учитываете другие факторы, такие как человек, управляющий машиной.

Формула эффективности работы: эффективность = выход / затраты , и вы можете умножить результат на 100, чтобы получить эффективность работы в процентах.Это используется в различных методах измерения энергии и работы, будь то производство энергии или эффективность машин.

Пример расчета эффективности работы

Канат шкива, который оттягивает груз весом 10 фунтов на 1 фут от земли из-за того, что человек прилагает 6 фунтов силы, чтобы тянуть канат шкива 2 фута, имеет эти специфические входные и выходные силы. Человеческая сила, входящая сила, выполняет 6 фунтов работы на 2 фута или 12 футов фунта работы. Движение машины, выходная сила, тогда составляет 10 фунтов умножить на 1 фут работы или 10 фут-фунтов работы.

Эффективность работы — это отношение выпуска к затратам в процентной форме. Это будет 10/12 или 0,83. Умножьте это на 100, чтобы преобразовать в процент, который даст эффективность работы 83 процента.

Определение эффективности работы Физика

Отношение результатов работы к затратам используется в качестве меры эффективности во многих областях физики и техники. Исследователи считают полезным описать процентное соотношение продуктов и расходных материалов для процесса, чтобы определить, как сэкономить энергию, мощность или другие ограниченные количества.

Определение отношения вывода к вводу дает вам представление о том, насколько эффективна система, процесс, метод, конвейер или что-то еще, что используется.

При анализе термодинамики тепловых двигателей, например, полезный выход работы, который тепловой двигатель, такой как тепловой двигатель Карно, может измерять, работу, которую двигатель может выполнять как выходную, с высокотемпературным теплом, которое двигатель использует в качестве входа.

Формула эффективности работы на практике

Физики и инженеры используют эффективность труда при определении того, насколько производительными и энергосберегающими являются процессы для электрических цепей (электрический КПД), тепловых двигателей (тепловой КПД), радиоактивных процессов (радиационная эффективность) и других процессов. в том числе квантовая механика (квантовая эффективность).

Простое соотношение выходных и входных данных означает, что ученые и инженеры могут использовать свои упрощенные универсальные математические формулы для достижения любого необходимого уровня эффективности или цели. Например, вы можете использовать отношение мощности, излучаемой антенной, к мощности, которую она поглощает на своих выводах, при обнаружении радиочастот в качестве меры эффективности.

Эффективность чаще выражается в процентах, поскольку она напрямую сравнивает два фактора, вход и выход. Однако есть случаи, в которых эффективность может быть измерена без процента, например удельный импульс , импульс, деленный на массу для ракеты, с учетом того, как она использует пропеллент или топливо, а также сопротивление воздуха и другие силы.Конкретный импульс дает физикам и инженерам определить тягу, КПД и меры использования топлива при проектировании двигателя.

Формула работы: физическое уравнение с примерами

В физике мы говорим, что сила выполняет работу , если приложение силы смещает объект в направлении силы. Другими словами, работа эквивалентна приложению силы на расстоянии. Количество работы, выполняемой силой, прямо пропорционально тому, насколько далеко эта сила перемещает объект.Общая формула для работы и определения объема работы, выполняемой на объекте:

, где W — объем работы, F — вектор силы, D — величина смещения, — угол между вектором силы и вектором смещения. Единицей измерения работы в системе СИ является джоуль ( Дж ), а его размеры составляют кг • м ² / с ² . Другой способ понять это состоит в том, что один джоуль эквивалентен количеству энергии, передаваемой, когда сила в один ньютон перемещает объект на расстояние в один метр.

Формула для работы

Каждый раз, когда сила перемещает объект, мы говорим, что работа выполнена. Когда мяч катится с холма под действием силы тяжести, когда вы поднимаете рюкзак с земли, когда внутренний двигатель вашего автомобиля прикладывает силу, заставляющую ваши колеса двигаться; все эти события связаны с силой, перемещающей объект на расстояние, и поэтому требуют некоторой работы. В случаях, когда к объекту прикладывается сила, но он не перемещается, работа не выполняется. Таким образом, сила человека, толкающего край небоскреба, не работает, поскольку небоскреб не двигается.Давайте рассмотрим несколько простых примеров, чтобы проиллюстрировать концепцию работы.

Примеры задач

(1)

Сила в 100 Ньютонов прикладывается к ящику весом 15 кг в горизонтальном направлении и перемещает его на 5 метров по горизонтали. Сколько работы было сделано?

В этом случае мы знаем, что сила равна 100 Н, а расстояние составляет 5 метров. Мы также знаем, что, поскольку сила приложена в том же направлении, что и смещение, Θ равно 0. Таким образом, мы подставляем эти значения в наше уравнение

и получаем:

W = 100 (5) cos (0 ) = 500 Дж

Итак, сила 100 Н выполнила 500 Дж работы, перемещая блок на 5 метров.

(2)

На столе лежит книга весом 2 кг. К книге прилагается сила 64 Н под углом 120 ° от горизонтали и перемещает книгу на 3 метра в горизонтальном направлении. Сколько работы было сделано?

В данном случае нам известна сила 64 Н и расстояние 3 м. Мы также знаем, что существует угол 120 ° между углом направления приложенной силы и направлением движения. Таким образом, подставив эти значения в наше удобное уравнение, получим:

W = 64 (3) cos (120) = 156.32 Джоуля

Таким образом, сила 64 Н под углом 120 ° составила 156,32 джоулей работы, перемещая книгу на 3 метра .

(3)

Линда поднимает чемодан 300 Н на 3 лестничных пролета на общее вертикальное расстояние 16 метров. Затем она толкает чемодан с силой 100 Н на оставшиеся 8 метров к своему гостиничному номеру. Сколько работы было проделано за всю поездку?

Этот вопрос требует 2 отдельных шагов. Ее поездка состоит из двух основных частей, поэтому мы можем рассчитать работу, проделанную для каждой части индивидуально, а затем объединить эти два значения, чтобы получить общий объем проделанной работы.В первой части поездки она прилагает усилие 300 Н, чтобы переместить чемодан на 16 метров по вертикали, поэтому объем проделанной работы составит:

W ₁ = 300 (16) cos (0) = 4800 Джоули

Итак, первая часть пути составила 4800 джоулей. Что касается второй части, мы знаем, что сила 100 Н перемещает чемодан по горизонтали на 8 метров, поэтому общий объем работы, проделанной во второй части поездки, составляет:

W ₂ = 100 (8) cos (0) = 800 Дж

Объединение двух значений из каждой части поездки дает:

W _всего = W ₁ + W ₂ = 4800 + 800 = 5600 Джоуль

Итак, за все время поездки Линды было выполнено 5600 Джоулей работы.

Отношение работа / энергия
Три основных уравнения, представляющих отношения между энергией, работой и силой.
Работа и энергия в физике тесно связаны. Согласно принципу работы-энергии, увеличение кинетической энергии твердого тела вызывается равным объемом работы, совершаемой над этим телом силой, приложенной к этому телу. В более математических терминах это соотношение может быть выражено как:

, где KE означает кинетическую энергию. Другими словами, изменение кинетической энергии тела равно количеству работы, выполняемой этим телом.В общем, формула кинетической энергии объекта:

, где v обозначает скорость объекта. Единица кинетической энергии такая же, как и работа, джоуль. Давайте рассмотрим некоторые задачи, чтобы исследовать эти математические отношения.

(4)

Осел и Дидди Конг сидят в 90-килограммовой вагонетке, которая первоначально движется горизонтально со скоростью 5 м / с. Носорог Рамби толкает вагонетку сзади и ускоряет ее, так что теперь она движется со скоростью 11 м / с.Сколько работы Рамби проделал с вагонеткой?

Чтобы решить эту проблему, нам сначала нужно вычислить начальную кинетическую энергию вагонетки и ее конечную кинетическую энергию. Зная эти значения, мы можем определить общий объем работы. Нам известны скорость и масса вагонетки, поэтому мы можем определить общую кинетическую энергию в начале и в конце. Начальная кинетическая энергия вагонетки:

KE _{начальная} = (1/2) (90) (5) ² = 1125 Дж

Конечная кинетическая энергия вагонетки

KE _final = (1/2) (90) (11) ² = 5445 Дж

Таким образом, общий объем выполненных работ на тележке составляет 5545-1125 = 4420 Дж .

«Наука — это знание последствий и зависимости одного факта от другого». — Томас Гоббс

(5)

Автомобиль весом 1300 кг движется со скоростью 18 м / с. Если с автомобилем будет проделано 60000 джоулей работы, какова будет его конечная скорость?

Вопрос потребует немного алгебры. Во-первых, мы должны определить начальную кинетическую энергию автомобиля. Начальная кинетическая энергия автомобиля:

(1/2) (1300) (18) ² = 210600 Дж

Поскольку нам известен общий объем работы, проделанной с системой (60000 J) мы можем вычислить конечную кинетическую энергию автомобиля:

60000 = KE _final −210600

270600 = KE _final

Теперь, поскольку мы знаем конечную кинетическую энергию и массу автомобиля, мы можем определить его конечную скорость следующим образом:

KE _final = (1/2) кг * v ²

270600 = (1/2) (1300) v ²

270600 = 650 v ²

416.3 = v ²

v = 20,4 м / с

Конечная скорость автомобиля составит 20,4 м / с .

Итак, суммируя, мы говорим, что работа выполняется всякий раз, когда сила перемещает объект на расстояние. Величина работы равна величине силы, умноженной на пройденное расстояние. Работа и кинетическая энергия тесно взаимосвязаны и могут использоваться для определения друг друга.

Была ли эта статья полезной?
😊 ☹️ Приятно слышать! Хотите больше научных тенденций? Подпишитесь на нашу рассылку новостей науки! Нам очень жаль это слышать! Мы любим отзывы 🙂 и хотим, чтобы вы внесли свой вклад в то, как сделать Science Trends еще лучше.
Выполненная работа — определение, формула, примеры и важные часто задаваемые вопросы

Определение выполненной работы

Выполненная работа разработана таким образом, что она включает в себя как силу, действующую на тело, так и общее смещение тела.

Этому блоку предшествует постоянная сила F. Цель этой силы — переместить тело на определенное расстояние d по прямой траектории в направлении силы.

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Рассмотрим блок, расположенный на горизонтальной поверхности без трения.На этот блок действует постоянная сила F. Цель этой силы — переместить тело на определенное расстояние по прямой траектории в направлении силы.

Итак, общая работа, совершаемая этой силой, равна произведению величины приложенной силы и расстояния, пройденного телом. С научной точки зрения формула проделанной работы будет представлена как:

W = F * d:

В этом случае сила, действующая на блок, постоянна, но направление силы и направление смещения, на которое влияет эта сила, различны.{2} \] = 2as

W = \ [\ frac {1} {2} \] m (2as)

W = (m * a) * s

Из второго закона Ньютона известно, что F = ma

W = F * s

Работа, выполненная системой

При описании работы мы подчеркиваем влияние того, что система не работает в своем окружении.

Таким образом, мы выражаем работу как положительную, когда система прилагает какие-либо усилия к окружающей среде (т. Е. Энергия покидает систему). Работа считается отрицательной, если работа выполняется в системе (т.е., энергия, добавленная в систему).

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Примеры выполненной работы

Положительная работа: Если сила перемещает объект в его направлении, то выполненная работа положительна.

Примером такого типа работы является движение мяча, падающего на землю, где смещение мяча происходит в направлении силы тяжести.

Отрицательная работа: Когда сила и смещение противоположны, работа считается отрицательной.

Например, когда мяч брошен вверх, смещение будет в направлении вверх; однако сила тяжести земли будет направлена вниз.

Нулевая работа: Если направление силы и смещение перпендикулярны друг другу, общая работа, выполняемая силой над объектом, равна нулю. {2} \]

Где

m = масса объекта, измеренная в килограммах.

W = работа, выполненная объектом, измеренная в Джоулях.

vf = конечная скорость объекта, измеренная в м / с.

vi = начальная скорость объекта, измеренная в м / с.

Следовательно, принцип работы-энергии гласит:

Полная работа, совершаемая всеми силами, действующими на частицу, или работа результирующей силы F (в нижнем индексе) эквивалентна изменению кинетической энергии частица.

Основные формулы Excel — Список важных формул для начинающих

Руководство по основным формулам Excel

Освоение основных формул Excel имеет решающее значение для новичков, чтобы стать высокопрофессиональными в финансовом анализе Описание работы финансового аналитика Описание работы финансового аналитика ниже дает типичный пример всего навыки, образование и опыт, необходимые для работы аналитиком в банке, учреждении или корпорации. Выполняйте финансовое прогнозирование, отчетность и отслеживание операционных показателей, анализируйте финансовые данные, создавайте финансовые модели.Microsoft Excel Ресурсы ExcelИзучайте Excel онлайн с помощью 100 бесплатных руководств, ресурсов, руководств и шпаргалок по Excel! Ресурсы CFI — лучший способ изучить Excel на своих условиях. считается отраслевым стандартом программного обеспечения для анализа данных. Программа электронных таблиц Microsoft также оказалась одним из наиболее предпочтительных программ для инвестиционных банкиров. Финансовое моделирование Финансовое моделирование выполняется в Excel для прогнозирования финансовых показателей компании.Обзор того, что такое финансовое моделирование, как и зачем создавать модель, и презентация. Это руководство предоставит обзор и список основных функций Excel.

После того, как вы освоите этот список, переходите к расширенному руководству CFI по формулам Excel Расширенные формулы Excel, которые необходимо знать Эти расширенные формулы Excel очень важно знать и выведут ваши навыки финансового анализа на новый уровень. Загрузите нашу бесплатную электронную книгу Excel !!

Основные термины в Excel

Существует два основных способа выполнения вычислений в Excel: формулы и функции Формула и функция Формула — это уравнение, разработанное пользователем в Excel, а функция — это предварительно определенное вычисление в приложении для работы с электронными таблицами.В этом руководстве вы познакомитесь с формулой и функцией в Excel, чтобы вы точно знали, в чем их сходства и различия. Excel позволяет пользователям выполнять такие простые вычисления.

1. Формулы

В Excel формула — это выражение, которое работает со значениями в диапазоне ячеек или ячейке. Например, = A1 + A2 + A3, которое находит сумму диапазона значений от ячейки A1 до ячейки A3.

2. Функции

Функции — это предварительно определенные формулы в Excel.Они исключают трудоемкий ручной ввод формул, давая им понятные для человека имена. Например: = СУММ (A1: A3). Функция суммирует все значения от A1 до A3.

Пять экономящих время способов вставки данных в Excel

При анализе данных существует пять распространенных способов вставки основных формул Excel. У каждой стратегии есть свои преимущества. Поэтому, прежде чем углубляться в основные формулы, мы проясним эти методы, чтобы вы могли заранее создать свой рабочий процесс.

1. Простая вставка: ввод формулы внутри ячейки

Ввод формулы в ячейку или строку формул — самый простой способ вставки основных формул Excel. Обычно процесс начинается с ввода знака равенства, за которым следует имя функции Excel.

Excel довольно умен тем, что когда вы начинаете вводить имя функции, появляется всплывающая подсказка функции. Из этого списка вы выберете свои предпочтения. Однако не нажимайте клавишу Enter.Вместо этого нажмите клавишу TAB, чтобы продолжить вставку других параметров. В противном случае вы можете столкнуться с ошибкой неверного имени, часто как «#NAME?». Чтобы исправить это, просто повторно выберите ячейку и перейдите к строке формул, чтобы выполнить свою функцию.

Изображение: бесплатный ускоренный курс CFI по Excel.

2. Использование опции «Вставить функцию» на вкладке «Формулы»

Если вы хотите получить полный контроль над вставкой функций, использование диалогового окна «Вставить функцию» в Excel — это все, что вам когда-либо понадобится.Для этого перейдите на вкладку «Формулы» и выберите первое меню с надписью «Вставить функцию». Диалоговое окно будет содержать все функции, необходимые для завершения финансового анализа Типы финансового анализа Финансовый анализ предполагает использование финансовых данных для оценки результатов деятельности компании и выработки рекомендаций о том, как это можно улучшить в будущем. Финансовые аналитики в основном выполняют свою работу в Excel, используя электронную таблицу для анализа исторических данных и составления прогнозов. Типы финансового анализа.

3. Выбор формулы из одной из групп на вкладке «Формула»

Эта опция предназначена для тех, кто хочет быстро вникнуть в свои любимые функции. Чтобы найти это меню, перейдите на вкладку «Формулы» и выберите нужную группу. Щелкните, чтобы отобразить подменю со списком функций. Оттуда вы можете выбрать свои предпочтения. Однако, если вы обнаружите, что предпочитаемой группы нет на вкладке, выберите параметр «Дополнительные функции» — вероятно, она там просто скрыта.

Изображение: CFI’s Excel Courses.

4. Использование опции автосуммирования

Для быстрых и повседневных задач функция автосуммы Автосумма Формула автосуммы Excel — это ярлык, который может сэкономить время при финансовом моделировании в Excel. Введите «ALT =», чтобы быстро суммировать все числа в серии данных. Это позволяет легко складывать серии чисел по вертикали или горизонтали без использования мыши или даже клавиш со стрелками.Итак, перейдите на вкладку Home в дальнем правом углу и выберите параметр Автосумма. Затем щелкните курсор, чтобы отобразить другие скрытые формулы. Этот параметр также доступен в первом варианте вкладки «Формулы» после параметра «Вставить функцию».

5. Быстрая вставка: используйте недавно использованные вкладки

Если вы обнаружите, что повторный ввод последней формулы является монотонной задачей, воспользуйтесь меню «Недавно использованные». Он находится на вкладке «Формулы», третьем пункте меню рядом с функцией Автосумма.

Бесплатное руководство по формулам Excel на YouTube

Просмотрите БЕСПЛАТНОЕ видео на YouTube от CFI, чтобы быстро изучить наиболее важные формулы Excel. Посмотрев демонстрационный видеоролик, вы быстро узнаете самые важные формулы и функции.

Семь базовых формул Excel для вашего рабочего процесса

Поскольку теперь вы можете вставлять предпочтительные формулы и работать правильно, давайте проверим некоторые основные функции Excel, чтобы помочь вам начал.

1. СУММ

Функция СУММ Функция СУММ Функция СУММ относится к математическим функциям и функциям тригонометрии. Функция суммирует ячейки, которые представлены как несколько аргументов. Это самая популярная и широко используемая функция в Excel. SUM помогает пользователям выполнять быстрое суммирование указанных ячеек в MS Excel. Например, нам дана стоимость 100 — это первая формула, которую необходимо знать в Excel. Обычно он объединяет значения из набора столбцов или строк из выбранного диапазона.

= СУММ ( число1 , [число2],…)

Пример:

= СУММ (B2: G2) — простой выбор, который суммирует значения строки.

= СУММ (A2: A8) — простой выбор, который суммирует значения столбца.

= СУММ (A2: A7, A9, A12: A15) — сложная коллекция, которая суммирует значения от диапазона A2 до A7, пропускает A8, добавляет A9, перескакивает с A10 и A11, а затем, наконец, добавляет от A12 к A15.

= СУММ (A2: A8) / 20 — показывает, что вы также можете превратить свою функцию в формулу.

Изображение: бесплатный ускоренный курс CFI по Excel.

2. СРЕДНЕЕ

Функция СРЕДНЕЕ Функция СРЕДНЕЕ Расчет среднего значения в Excel. Функция СРЕДНИЙ относится к Статистическим функциям. Он вернет среднее значение аргументов. Он используется для вычисления среднего арифметического заданного набора аргументов. Финансовому аналитику эта функция полезна для определения среднего числа. должен напоминать вам о простых средних данных, таких как среднее количество акционеров в данном пуле акционеров.

= СРЕДНЕЕ ( число1 , [число2],…)

Пример:

= СРЕДНЕЕ (B2: B11) — показывает простое среднее, также похоже на (СУММ (B2: B11) / 10)

3. COUNT

Функция COUNT Функция COUNT Функция COUNT — это статистическая функция Excel. Эта функция помогает подсчитать количество ячеек, содержащих числа, а также количество аргументов, содержащих числа.Он также будет подсчитывать числа в любом заданном массиве. Он был представлен в Excel в 2000 году. Как финансовый аналитик, он полезен при анализе данных: подсчет всех ячеек в заданном диапазоне, содержащих только числовые значения.

= COUNT ( значение1, [значение2],… )

Пример:

COUNT (A : A) — Подсчитывает все числовые значения в столбце A. Однако для подсчета строк необходимо настроить диапазон внутри формулы.

COUNT (A1: C1) — Теперь он может подсчитывать строки.

Изображение: CFI’s Excel Courses.

4. COUNTA

Как и функция COUNT, функция COUNTACOUNTA Функция COUNTA вычисляет количество непустых ячеек в заданном наборе значений. Функцию = counta () также часто называют формулой Excel Countif Not Blank. Как финансовый аналитик, функция полезна для подсчета ячеек, которые не являются пустыми или пустыми в заданном диапазоне. считает все клетки в данной ярости.Однако он считает все ячейки независимо от типа. То есть, в отличие от COUNT, которое считает только числа, он также считает даты, время, строки, логические значения, ошибки, пустую строку или текст.

= COUNTA ( значение1, [значение2],… )

Пример:

COUNTA (C2: C13) — считает строки со 2 по 13 в столбце C независимо от типа. Однако, как и COUNT, вы не можете использовать ту же формулу для подсчета строк. Вы должны изменить выбор внутри скобок — например, COUNTA (C2: h3) будет считать столбцы от C до H

5.IF

Функция IF Функция IF Функция Excel IF Statement проверяет заданное условие и возвращает одно значение для ИСТИННОГО результата, а другое — для ЛОЖНОГО результата. Например, если общий объем продаж превышает 5000 долларов, тогда в качестве бонуса верните «Да», в противном случае — «Нет». Мы также можем создавать вложенные операторы IF, которые часто используются, когда вы хотите отсортировать данные в соответствии с заданной логикой. Лучшая часть формулы ЕСЛИ заключается в том, что вы можете встраивать в нее формулы и работать с ними.

= IF ( logic_test, [value_if_true], [value_if_false] )

Пример:

= IF (C2 — проверяет, находится ли значение в C3 меньше значения в D3.Если логика верна, пусть значение ячейки будет ИСТИНА, иначе ЛОЖЬ

= ЕСЛИ (СУММ (C1: C10)> СУММ (D1: D10), СУММ (C1: C10), СУММ (D1: D10) )) — Пример сложной логики ЕСЛИ. Сначала он суммирует C1 до C10 и D1 до D10 , затем сравнивает сумму. Если сумма от C1 до C10 больше суммы от D1 до D10 , тогда значение ячейки становится равным сумме от C1 до C10 . В противном случае это будет СУММА от C1 до C10 .

6. ОБРЕЗАТЬ

Функция ОБРЕЗАТЬ Функция ОБРЕЗАТЬ Функция ОБРЕЗАТЬ относится к текстовым функциям Excel. TRIM помогает удалить лишние пробелы в данных и, таким образом, очистить ячейки на листе. В финансовом анализе функция TRIM может быть полезна для удаления нерегулярных, чтобы убедиться, что ваши функции не возвращают ошибки из-за неуправляемых пробелов. Это гарантирует, что все пустые места удалены. В отличие от других функций, которые могут работать с диапазоном ячеек, TRIM работает только с одной ячейкой.Следовательно, это имеет обратную сторону — добавление дублированных данных в вашу электронную таблицу.

= ОБРЕЗАТЬ ( текст )

Пример:

ОБРЕЗАТЬ (A2) — Удаляет пустые места в значении в ячейке A2.

Изображение: бесплатный ускоренный курс CFI по Excel.

7. MAX и MIN

Функция MAXMAX Функция MAX относится к категории статистических функций Excel. MAX вернет наибольшее значение в заданном списке аргументов.Из заданного набора числовых значений он вернет наибольшее значение. В отличие от функции MAXA, функция MAX будет подсчитывать числа, но игнорировать пустые ячейки и функцию MINMIN Функция MIN относится к категории статистических функций Excel. MIN вернет минимальное значение в заданном списке аргументов. Из заданного набора числовых значений он вернет наименьшее значение. В отличие от функции MINA, функции помогают найти максимальное и минимальное количество в диапазоне значений.

= MIN ( число1 , [число2],…)

Пример:

= MIN (B2: C11) — Находит минимальное число между столбцом B от B2 и столбцом C от C2 до строка 11 в обоих столбцах B и C.

= МАКС ( число1 , [число2],…)

Пример:

= МАКС (B2: C11) — аналогично, он находит максимальное число между столбцом B от B2 до столбец C от C2 до строки 11 в столбцах B и C.

Дополнительные ресурсы

Спасибо за то, что прочитали руководство CFI по основным формулам Excel. Чтобы продолжить свое развитие в качестве финансового аналитика мирового уровня, станьте сертифицированным аналитиком финансового моделирования и оценки (FMVA) ® Сертификат финансового моделирования и оценки CFI (FMVA) ® поможет вам обрести уверенность в своей финансовой карьере.Зарегистрируйтесь сегодня !, эти дополнительные ресурсы CFI будут полезны:

Расширенные формулы Excel Расширенные формулы Excel, которые необходимо знатьЭти расширенные формулы Excel очень важно знать и выведут ваши навыки финансового анализа на новый уровень. Загрузите нашу бесплатную электронную книгу Excel!

Преимущества сочетаний клавиш Excel Обзор сочетаний клавиш Excel Сочетания клавиш Excel — это недооцененный метод повышения производительности и скорости работы в Excel. Ярлыки Excel предлагают финансовому аналитику мощный инструмент.Эти ярлыки могут выполнять множество функций. так же просто, как навигация по электронной таблице для заполнения формул или группировки данных.

Список функций Excel ФункцииСписок наиболее важных функций Excel для финансовых аналитиков. Эта шпаргалка охватывает 100 функций, которые критически важно знать аналитику Excel.
Десять формул Microsoft Excel для всех видов работы

Эти 10 лучших формул Microsoft Excel помогут вам справиться со всеми видами работы и помогут вам лучше работать в качестве менеджера или аналитика

Вы все еще тратите много времени на вычисления и формулы вручную? Эти 10 лучших формул пользуются популярностью у менеджеров, аналитиков данных и бизнес-консультантов, поскольку они упрощают их работу.Как бы вы тоже хотели их перенять?

1. ВПР ()

ВПР — это интеллектуальная функция, которая ищет заданное значение в таблице MS Excel и без особых проблем возвращает соответствующую запись. Если вам нужно больше узнать о названии продукта с идентификатором pO76908 или об ученике по имени «Генри», VLOOKUP найдет его для вас.

Синтаксис для ВПР

= ВПР («Po76908», произведение, 5, истина)

= ВПР (значение, в котором выполняется поиск, таблица, номер столбца, независимо от того, сортируется таблица или нет)

2.ЛИСТ ()

Функция SHEET () Microsoft Excel помогает менеджерам находить номер листа, на который есть ссылка, с помощью одного аргумента, который является именем рассматриваемого листа.

В случае, если ссылка опущена, возвращается ЛИСТ () номер листа.

Если действительное имя листа не указано в качестве ссылки, # ССЫЛКА! ошибка возвращается.

В случае отсутствия листа по ссылочному имени, даже если это допустимая конструкция имени, возвращается ошибка # Н / Д.

Рекомендуемое чтение — Восемь полезных ярлыков Microsoft Excel, которые вы должны знать

3. РАБДЕНЬ () / ЧИСТРАБДНИ ()

Как бы просто это ни звучало, при работе с несколькими проектами менеджеры проектов часто сталкиваются с трудностями при определении даты начала или окончания этапа проекта или определения количества рабочих дней, которые необходимо выделить для конкретной работы.

РАБДЕНЬ () : Он находит дату окончания после ввода числа рабочих дней и даты начала в качестве входных данных.

NETWORKDAYS () : определяет количество рабочих дней между заданными датами (суббота и воскресенье считаются выходными или нерабочими днями).

4. COUNTA ()

Чаще всего аналитики недоумевают относительно количества ячеек со значениями и пустых ячеек. Функция COUTA определяет общее количество непустых ячеек в выбранном диапазоне; другими словами, он сообщает, сколько ячеек содержит алфавиты, символы, специальные символы или другие входные данные.

Синтаксис для COUNTA

= СЧЁТ (A1: A10)

Рекомендуемое чтение — Более разумные способы работы в Excel

5. СУММЕСЛИМН ()

Были ли у вас вопросы типа «Сколько двигателей модели B было продано в регионе A потребителю типа C в год Y»? Не волнуйтесь. Просто изучите формулу СУММЕСЛИМН и сложите любой заданный набор значений, не используя бесчисленные фильтры или выборки.

Синтаксис СУММЕСЛИМН

= СУММЕСЛИМН (что нужно добавить, столбец условия1, условие1, столбец условия2, условие 2….)

Пример:

= СУММЕСЛИМН (продажи, площади, «D», продукты, «C», тип клиента, год, «Y»)

6. LEN ()

Хотите узнать общее количество символов, заполняющих ячейку? Только будьте немного осторожны; эта функция подсчитывает пробелы, которые появляются между символами!
Синтаксис для LEN

= LEN (A1)

6.ЕСЛИ ()

Все вы, аналитики, использующие MS Excel, должны знать, что функция ЕСЛИ вернет определенное значение, если условие / логический оператор имеет значение ИСТИНА, а другое — если оно ЛОЖЬ.

ЕСЛИ (логический_тест, значение_если_ истинно, [значение_если_ ложь])

Итак, если вы искали эффективную формулу Excel для оценки вашей команды на основе их матрицы производительности, особенно после определения, было ли выполнено конкретное условие или нет, формула IF — это то, что вы должны реализовать в своих отчетах.

Предлагаемое чтение — Наиболее часто используемые сочетания клавиш в Microsoft Excel

7. СРЕДНЕЕ ()

У вас есть длинный список показателей продаж, относящихся к разным регионам, и у вас мало времени, чтобы подсчитать средние продажи, которые имели место в любой конкретный месяц? Эта статистическая функция будет возвращать среднее (среднее арифметическое) диапазона чисел, предоставленных вами в электронной таблице. Здесь значения в диапазоне могут быть в форме массивов, определенных диапазонов, чисел или числовых ссылок.

= СРЕДНИЙ (число1, [число2,…. Число n])

СКИДКА 40% на наш самый продаваемый курс в MS Excel. ПОЛУЧИ ЭТО СЕЙЧАС!

8. ISFORMULA ()

Функция ISFORMULA — это еще один инструмент MS Excel, который помогает менеджерам ссылаться на любую определенную ячейку для возврата значения ИСТИНА / ЛОЖЬ в случае, если в ячейке присутствует формула / или нет. Здесь нужно проявлять особую осторожность, поскольку ваше представление о формуле может не совпадать с представлением Excel!

9.СЦЕПИТЬ ()

Эта функция Microsoft Excel помогает объединить данные из двух разных ячеек в одну. Скажем, вы хотите добавить имя («Отметить», как в ячейке A1) и второе имя («Энтони», как в ячейке B1) конкретного сотрудника в ячейке B11, используйте:

= СЦЕПИТЬ (A1; ««; B1)

Результатом в ячейке B11 будет «Марк Энтони». Вуаля!

10. ЕСЛИ ОШИБКА

Вы нормально справляетесь со своим заблудшим персоналом и неисправными автоматами по продаже кофе; но вы поднимаете руки, когда дело доходит до выяснения таких ошибок, как VLOOKUP # N / As.На помощь приходит вечнозеленая функция:

ЕСЛИОШИБКА (формула, действие, которое необходимо предпринять в случае ошибки)

Например, ЕСЛИОШИБКА (ВПР (….), «Значение найдено!»)

Итак, все ли вы готовы подключиться к этим формулам Microsoft Excel, чтобы сделать вашу работу более управляемой и простой, чем раньше? Просто идите за ними — вы будете рады, что сделали!

Щелкните здесь, чтобы перейти к курсу MS Excel

Определение и математика работы

В первых трех разделах «Класса физики» мы использовали законы Ньютона для анализа движения объектов.Информация о силе и массе использовалась для определения ускорения объекта. Информация об ускорении впоследствии использовалась для определения информации о скорости или смещении объекта по прошествии заданного периода времени. Таким образом, законы Ньютона служат полезной моделью для анализа движения и прогнозирования конечного состояния движения объекта. В этом модуле будет использоваться совершенно другая модель для анализа движения объектов. Движение будет рассматриваться с точки зрения работы и энергии.Будет исследовано влияние работы на энергию объекта (или системы объектов); итоговая скорость и / или высота объекта могут быть затем спрогнозированы на основе информации об энергии. Чтобы понять этот подход к анализу движения, основанный на работе и энергии, важно сначала получить твердое понимание нескольких основных терминов. Таким образом, Урок 1 этого раздела будет посвящен определениям и значениям таких терминов, как работа, механическая энергия, потенциальная энергия, кинетическая энергия и мощность.

Когда на объект действует сила, вызывающая смещение объекта, говорят, что над объектом была произведена работа , . Есть три ключевых ингредиента для работы — сила, смещение и причина. Для того чтобы сила квалифицировалась как выполнившая работу на объекте, должно быть смещение, и сила должна вызывать смещение. Есть несколько хороших примеров работы, которые можно наблюдать в повседневной жизни: лошадь, тащащая плуг по полю, отец, толкающий тележку с продуктами по проходу продуктового магазина, первокурсник, поднимающий на плечо рюкзак, полный книг, штангист, поднимающий штангу над головой, олимпиец, запускающий толкание ядра и т. д.В каждом случае, описанном здесь, на объект действует сила, заставляющая этот объект смещаться.

Прочтите следующие пять утверждений и определите, представляют ли они примеры работы. Затем нажмите кнопку «Просмотреть ответ», чтобы просмотреть ответ.

Заявление Ответ с объяснением

Учитель применяет силу к стене и истощается.

Книга падает со стола и падает на землю.

Официант переносит поднос с едой над головой за одну руку прямо через комнату с постоянной скоростью. (Осторожно! Это очень сложный вопрос, который будет обсуждаться более подробно позже.)

Ракета летит в космосе.

Рабочее уравнение
Математически работу можно выразить следующим уравнением.
W = F • d • cos Θ
, где F — сила, d — смещение, а угол ( theta ) определяется как угол между силой и вектором смещения. Возможно, самый сложный аспект приведенного выше уравнения — это угол «тета». Угол — это не просто любой угол , а, скорее, очень специфический угол. Угловая мера определяется как угол между силой и смещением. Чтобы понять его значение, рассмотрите следующие три сценария.

Сценарий А. Сила действует на объект вправо, когда он смещается вправо. В таком случае вектор силы и вектор смещения находятся в одном направлении. Таким образом, угол между F и d равен 0 градусов.

Сценарий B: сила действует влево на объект, который смещается вправо. В таком случае вектор силы и вектор смещения имеют противоположное направление. Таким образом, угол между F и d составляет 180 градусов.

Сценарий C: Сила действует вверх на объект, когда он смещается вправо. В таком случае вектор силы и вектор смещения расположены под прямым углом друг к другу. Таким образом, угол между F и d составляет 90 градусов.

Для выполнения работы необходимы силы Причина Смещения
Рассмотрим сценарий C более подробно.Сценарий C включает ситуацию, аналогичную ситуации, когда официант несет поднос с едой над головой за одну руку прямо через комнату с постоянной скоростью. Ранее упоминалось, что официант не работает на подносе , поскольку он переносит его через комнату. Сила, прикладываемая официантом к подносу, направлена вверх, а смещение подноса — это горизонтальное смещение. Таким образом, угол между силой и смещением составляет 90 градусов. Если подсчитать работу, проделанную официантом на подносе, то результатом будет 0.Независимо от величины силы и смещения, F * d * косинус 90 градусов равен 0 (поскольку косинус 90 градусов равен 0). Вертикальная сила никогда не может вызвать горизонтальное смещение; таким образом, вертикальная сила не действует на горизонтально смещенный объект !!

Можно точно отметить, что рука официанта на короткое время толкала поднос вперед, чтобы ускорить его от состояния покоя до конечной скорости ходьбы. Но когда достигает скорости , лоток будет оставаться в прямолинейном движении с постоянной скоростью без поступательной силы.И если единственная сила, действующая на лоток во время стадии его движения с постоянной скоростью, направлена вверх, то с лотком не выполняется никаких действий. Опять же, вертикальная сила не действует на горизонтально смещенный объект.

В уравнении для работы перечислены три переменных — каждая переменная связана с одним из трех ключевых слов, упомянутых в определении работы (сила, смещение и причина). Угол тета в уравнении связан с величиной силы, вызывающей смещение.Как упоминалось в предыдущем разделе, когда на объект действует сила под углом к горизонтали, только часть силы способствует (или вызывает) горизонтальное смещение. Давайте рассмотрим силу цепи, тянущей вверх и вправо на Фидо, чтобы тянуть Фидо вправо. Только горизонтальная составляющая силы натяжения в цепи заставляет Фидо смещаться вправо. Горизонтальная составляющая находится путем умножения силы F на косинус угла между F и d.В этом смысле тета-косинус в уравнении работы относится к фактору причины — он выбирает часть силы, которая фактически вызывает смещение.

Значение теты
При определении меры угла в уравнении работы важно понимать, что угол имеет точное определение — это угол между силой и вектором смещения.Обязательно избегайте бездумного использования любого угла в уравнении. Обычная физическая лаборатория включает приложение силы, чтобы переместить тележку по пандусу к вершине стула или ящика. К тележке прилагается усилие , чтобы переместить ее вверх по склону с постоянной скоростью. Обычно используются несколько углов наклона; тем не менее, сила всегда применяется параллельно уклону. Перемещение тележки также параллельно уклону. Поскольку F и d находятся в одном направлении, угол theta в уравнении работы равен 0 градусов.Тем не менее, большинство студентов испытали сильное искушение измерить угол наклона и использовать его в уравнении. Не забывайте: угол в уравнении не равен любому углу . Он определяется как угол между силой и вектором смещения.

Значение отрицательной работы
Иногда на движущийся объект действует сила, препятствующая перемещению.Примеры могут включать в себя автомобиль, заносящий до остановки на проезжей части, или бегущий по бейсболу, который останавливается по грязи на приусадебном участке. В таких случаях сила действует в направлении, противоположном движению объектов, чтобы замедлить его. Сила не вызывает смещения, а скорее препятствует ему, . Эти ситуации включают то, что обычно называют негативной работой . Отрицательный результат отрицательной работы относится к числовому значению, которое получается, когда значения F, d и тета подставляются в уравнение работы.Поскольку вектор силы прямо противоположен вектору смещения, тета составляет 180 градусов. Косинус (180 градусов) равен -1, поэтому количество работы, проделанной с объектом, будет отрицательным. Негативная работа станет важной (и более значимой) в Уроке 2, когда мы начнем обсуждать взаимосвязь между работой и энергией.

Единицы работы
Каждый раз, когда в физику вводится новая величина, обсуждаются стандартные метрические единицы, связанные с этой величиной.В случае работы (а также энергии) стандартной метрической единицей является Дж, (сокращенно Дж, ). Один Джоуль эквивалентен одному Ньютону силы, вызывающей смещение на один метр. Другими словами,
Джоуль — это единица работы.
1 Джоуль = 1 Ньютон * 1 метр
1 Дж = 1 Н * м
Фактически, любая единица силы, умноженная на любую единицу смещения, эквивалентна единице работы.Ниже показаны некоторые нестандартные агрегаты для работы. Обратите внимание, что при анализе каждый набор единиц эквивалентен единице силы, умноженной на единицу смещения.

Нестандартные единицы работы:

фут • фунт кг • (м / с ²) • м кг • (м ² / с ²)

Таким образом, работа выполняется, когда на объект действует сила, вызывающая смещение.Чтобы рассчитать объем работы, необходимо знать три величины. Эти три величины — сила, смещение и угол между силой и смещением.

Расследовать!
Работаем каждый день. Работа, которую мы делаем, требует калорий … эээээ, следует сказать Джоулей. Но сколько джоулей (или калорий) было бы израсходовано на различные виды деятельности? Используйте виджет Daily Work , чтобы определить объем работы, который необходимо выполнить для бега, ходьбы или езды на велосипеде в течение заданного времени в заданном темпе.

Нажмите, чтобы продолжить урок по Работе

Мы хотели бы предложить … Иногда просто прочитать об этом недостаточно. Вы должны взаимодействовать с ним! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного интерактивного приложения It’s All Uphill. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте.Интерактивная программа It’s All Uphill Interactive позволяет учащемуся изучить влияние угла наклона на силу и работу, выполняемую при подъеме тележки в гору с постоянной скоростью.

Основные формулы Excel для повышения производительности офиса — Основные советы

Программное обеспечение Microsoft Excel полезно во многих ситуациях, как в личном, так и в профессиональном плане. Мы рассмотрим некоторые важные формулы и советы Excel, которые помогут вам повысить продуктивность.
Microsoft Excel
был впервые выпущен еще в 1987 году, но только примерно в 1993 году программное обеспечение для работы с электронными таблицами начало широко использоваться. С тех пор он стал отраслевым стандартом для электронных таблиц, добавляя все типы функций и функций. Таким образом, есть несколько важных формул Excel, которые могут принести пользу всем пользователям.

Список полезных формул и функций Excel практически бесконечен.Программное обеспечение можно использовать для любых целей, например для создания бюджетов, управления данными, создания графиков и диаграмм и т. Д. Таким образом, есть формулы, которые могут быть полезны в определенных ситуациях.

В нашем списке основных формул Excel мы сосредоточимся на тех, которые можно применить практически в любой ситуации. Они могут повысить вашу продуктивность и упростить навигацию по таблице.

Зачем изучать Excel?
Excel — популярная программа.Фактически, настолько популярен, что, по оценкам Microsoft, в 2017 году им пользовался примерно каждый пятый взрослый на планете. Несмотря на рост популярности программ-конкурентов, таких как Google Таблицы, Excel по-прежнему, вероятно, является наиболее широко используемым инструментом в мире для понимания данных.

Нетрудно понять, почему программа так популярна. За многие годы, прошедшие с момента своего запуска, Microsoft усовершенствовала и улучшила программное обеспечение, чтобы сделать его максимально интуитивно понятным и удобным для пользователя. Кроме того, он очень функциональный, способный сэкономить ваше время при выполнении множества задач.

Excel — это не только полезный инструмент в повседневной жизни, но и инструмент, который все еще часто используется в бизнесе. Работодатели часто перечисляют программу исходя из требований к работе, и сильные рабочие знания помогут вам выделиться. Что касается цифровых навыков, это одна из основ.

Одна из областей с особенно высоким спросом — это аналитика данных. Из нашего курса по Excel и аналитике данных вы можете узнать некоторые основы того, как программное обеспечение может использоваться для сбора и интерпретации огромных объемов информации.

Зачем нужны формулы?
Одной из самых полезных функций Excel является то, что вы можете использовать функции и формулы. Между этими двумя терминами есть небольшая разница:

Формулы . Это выражения, которые можно использовать для вычисления значений ячеек. Возьмем пример ниже — вы можете складывать ячейки, записав формулу, показанную здесь, = A1 + A2 + A3.

Функции . Это предустановленные формулы, встроенные в Excel.Часто они позволяют сократить время и удобство выполнения задач с помощью программы. В приведенном ниже примере показана функция СУММ, которая выполняет те же вычисления, что и формула выше. = СУММ (A1: A3).

Как видите, встроенные формулы Excel — более элегантное решение, чем выписывание полных вычислений. Они могут сэкономить ваше время, помочь вам одновременно обрабатывать огромные массивы данных и являются более точными, чем написание длинных уравнений.

Основные формулы и советы Excel
Итак, пора обратить наше внимание на некоторые из наиболее важных формул Excel для общего пользования.Некоторые из них довольно просты, а другие более подробны. Они могут помочь вам с широким спектром задач при использовании программного обеспечения.

Как добавить текст в ячейку в Excel
Если у вас есть список данных и вы хотите добавить в него текст, есть несколько полезных опций. Единственное, чего вам следует избегать, — это самим вводить слова. На это может уйти много времени, и ваше время лучше проводить в другом месте. Для тех, кто работает над созданием цифрового контента, это важные формулы Excel, помогающие в таких вещах, как управление данными о товарах.

Вот две формы, которые вы можете использовать.

и формула . При этом вы можете добавить определенный текст до или после значения в другой ячейке. Вы добавляете текст, который хотите включить в речевые знаки, и включаете ячейку, которую хотите выделить. Перетаскивание ячейки C2 вниз автоматически заполняет формулу следующей ячейкой в серии. Формула: = «Ваш текст» & A2 . При необходимости замените текст и номер ячейки.

Функция конкатенации .Эта функция работает аналогичным образом и особенно полезна для объединения множества разных ячеек. С помощью этой функции вы можете комбинировать различные тексты и данные. Функция: = СЦЕПИТЬ («Ваш текст», A2) .

Формула умножения в Excel
Есть несколько способов использовать Excel для умножения. Выбор метода действительно зависит от типа данных, с которыми вы работаете, а также от того, как вы хотите отображать конечный результат.Это одна из основных формул Excel для таких вещей, как бухгалтерский учет для личного и коммерческого учета.

Эти методы охватывают как простые, так и более сложные:

* формула . Использование символа звездочки (*) — самый простой способ умножить два значения. Например, чтобы умножить 7 на 5, вы должны написать = 7 * 5. Хотя это просто, когда это всего лишь два числа, вам нужно помнить несколько вещей для более сложных умножений. Если вы наберете = 7 * 5 + 8 * 8, Excel выполнит 7 раз 5, а затем 8 раз 8 и сложит их, получив 99.Однако = 7 * (5 + 8) * 8 приведет к 728, поскольку Excel сначала складывает 5 и 8 (13), а затем 7 раз по 13 умножает на 8.

Функция ПРОДУКТ. Функция ПРОДУКТ позволяет легко умножать несколько чисел, ячеек или диапазонов ячеек. Это избавляет вас от необходимости писать длинную формулу, особенно когда вам нужно иметь дело с большим объемом данных. Возьмем пример ниже. Он умножает весь столбец A раз на весь столбец B, используя эту формулу = ПРОДУКТ (A1: A5, B1: B5) , что намного проще, чем = (6 * 4 * 8 * 7 * 3) * (2 * 4 * 8 * 3 * 7).

ЕСЛИ Функция Excel
Функция ЕСЛИ в Excel невероятно полезна, она используется во всех ситуациях. Когда вы управляете данными и хотите определить, какие ячейки соответствуют определенным критериям, есть несколько лучших способов, чем использование оператора IF. Это позволяет вам сравнивать, является ли значение истинным или ложным, в зависимости от того, что вы вводите.

Когда вы работаете в Excel, если вы начнете вводить оператор IF, вы получите следующую схему, которой вы должны следовать: = IF (logical_test, [value_if_true], [value_if_false]). Это выглядит сложным, но давайте применим это к чему-то вроде результатов тестов.

Допустим, мы хотим поставить оценку «Пройдено» или «Не сдано» за тест на основе баллов, где проходной балл составляет 60 или выше. Логический_тест определяет, равен ли балл 60 или больше. С value_if_true это означает, что критерии соблюдены, value_if_false означает, что нет.

Итак, мы можем записать это в Excel как, = ЕСЛИ (A1> = 60, «Пройден», «Не пройден»). Это означает, что если результат в ячейке A1 равен 60 или больше, напишите «Пройдено».Если ниже 60, напишите «Неудачный».

Формула массива Excel
До сих пор мы в основном рассматривали выполнение одной операции над одним набором значений. Но что, если мы хотим применить формулу к нескольким элементам? Вот здесь и пригодятся формулы массива. Они позволяют выполнять операцию с несколькими значениями.

Формула массива Excel просматривает массив отдельных значений и выполняет несколько вычислений для одного или нескольких из этих значений.Это невероятно полезно для таких вещей, как финансовый учет.

Рассмотрим пример. Допустим, вы хотите рассчитать общую стоимость продаж нескольких товаров. Вместо того, чтобы вычислять промежуточные итоги для каждого типа элементов и складывать их вместе, формула массива может сделать работу быстрее и аккуратнее.

Итак, там, где вы хотите отобразить сумму, введите = СУММ (B2: B6 * C2: C6). Затем вы используете сочетание клавиш CTRL + SHIFT + ENTER, чтобы заполнить формулу массива, добавив фигурные скобки.Это умножает значения в указанном массиве, а затем складывает промежуточные итоги.

Формулы среднего в Excel
Давайте быстро вернемся к математике в средней школе (извините!). Возможно, вы помните, что существует три основных типа среднего: среднее значение, медиана и мода. Excel может помочь вам найти каждое из этих средних значений, что делает его удобным инструментом для анализа данных.Если вам нужно быстрое обновление:

Среднее значение . Где вы складываете все числа и делите на количество имеющихся у вас чисел.

Медиана . Число в середине ваших чисел, когда они расположены в порядке размера.

Режим . Число, которое чаще всего встречается в наборе чисел.

Давайте посмотрим на формулы, которые Excel использует для вычисления следующих типов среднего:

Среднее значение . Это среднее значение, с которым знакомо большинство людей.Таким образом, Excel использует функцию СРЕДНЕЕ, когда вы находите среднее значение набора чисел:

Медиана . Это довольно просто, так как в нем используется функция МЕДИАНА. Ваш список даже не обязательно должен быть в возрастающем порядке, чтобы найти медианное значение:

Режим . Еще раз, это довольно очевидно. Однако стоит отметить, что вы можете выбрать один или несколько режимов.С единственной функцией вы получите самый низкий режим.

Формула процента в Excel
Когда дело доходит до основных формул Excel, немногие так полезны, как процентное вычисление. Есть несколько простых способов вычисления или отображения процентов:

Показывать десятичную дробь в процентах . Если вы обнаружите, что ваши значения отображаются в десятичных дробях, а не в процентах, вы можете просто щелкнуть значок% на верхней панели, чтобы отобразить их в процентах.

В процентах от общего числа . Если вы хотите вычислить процент (A1) от общего количества (B1), все, что вам нужно сделать, это ввести = A1 / B1 в ячейку, которую вы хотите вычислить. Затем вам нужно будет нажать значок% для отображения в процентах.

Увеличение в процентах . Опять же, простое уравнение может помочь вам в этом. Ваше начальное значение находится в одной ячейке, а процент, который вы хотите увеличить, — в другой. См. Пример ниже с использованием формулы = A1 * (1 + B1).Для уменьшения в процентах измените + на -.

ВПР в Excel
Функция ВПР в Excel — идеальный инструмент для поиска определенной информации в больших таблицах данных. По сути, вы ищете коррелированные данные и извлекаете их из таблицы, не просматривая их. Для тех, кто работает с базами данных, это полезная функция, которая может сэкономить много времени.

Рассмотрим пример. Представьте, что у нас есть список клиентов для бизнеса.У каждого клиента есть свой уникальный идентификационный номер, и у нас есть записи для его имени, адреса электронной почты, номера телефона и т. Д. Вместо того, чтобы пролистывать огромную таблицу, чтобы найти один фрагмент данных о клиенте, мы можем использовать ВПР для автоматического произвести это.

Вот как выглядит формула без деталей: = ВПР (значение, таблица, col_index, [range_lookup]). Ценность — это то, с чем мы хотим сравнивать, и она должна быть в первом столбце вертикальной таблицы. Col_index — это столбец в таблице, для которого мы хотим найти значение.Range_lookup не является обязательным, но означает, что у нас может быть ИСТИНА (приблизительное совпадение) или ЛОЖЬ (точное совпадение).

См. Пример ниже. Мы использовали идентификационный номер клиента, чтобы быстро найти его адрес электронной почты:
.

Формула отклонения Excel
Дисперсия — это мера того, насколько далеко разбросан набор данных. Например, высокая дисперсия предполагает, что точки данных сильно отличаются от среднего среднего и друг от друга. Например, при инвестировании его можно использовать для сравнения эффективности активов в портфеле относительно друг друга и среднего.

В Excel есть различные функции, которые вычисляют дисперсию. Они учитывают, рассчитываете ли вы дисперсию в выборке или в генеральной совокупности, а также хотите ли вы оценивать или игнорировать текст и логические значения.

Чтобы упростить задачу, мы сосредоточимся на стандартной функции дисперсии. Это фокусируется на образцах данных и игнорирует текст и логические значения. Ниже вы можете увидеть, как используется функция VAR.S:

Вы также можете вычислить стандартное отклонение того же набора, используя формулу = СТАНДОТКЛОН.S (B2: B8).

График прибыли Excel
До сих пор мы сосредоточились в основном на основных формулах и функциях Excel. Что касается последнего пункта, мы собираемся пойти еще дальше. Excel — отличная программа для работы с электронными таблицами и систематизацией данных, но она также отлично подходит для отображения этих данных после их анализа.

Давайте посмотрим, как создать простую диаграмму прибыли в Excel, на которой показан пример того, сколько прибыли принесло предприятие за определенный период времени.Вот как выглядит таблица:

Хотя это и отображает данные, это не самый привлекательный способ их представления. Вместо этого вы можете преобразовать его в диаграмму, которая дает другой взгляд на прибыль. Это простой процесс, который можно выполнить одним нажатием кнопки.

Сначала перейдите на вкладку «Вставка» в верхней части Excel. Затем вы увидите ряд вариантов диаграмм и графиков. Выбор одного из них автоматически заполнит дисплей данными из вашей электронной таблицы:

Отсюда вы можете отформатировать диаграмму, изменив ее стиль, цвета, данные и многие другие аспекты.Если вы пытаетесь представить свои данные в ясной и краткой форме, Excel всегда будет хорошим выбором.

Это охватывает наш список некоторых основных советов и приемов для Excel. Как видите, с программой можно не только делать много разных вещей, но и использовать их в самых разных ситуациях. Имея небольшое ноу-хау, вы можете сэкономить время и силы, когда дело доходит до анализа данных.

Компании любого типа ищут людей с навыками работы с Excel.Как отстой, знание того, как пользоваться программой, действительно может выделить вас из толпы.