功。功率。杠杆。滑轮所有定理公式
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发布时间:2022-04-22 09:46
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时间:2023-10-09 02:08
力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功(mechanical work),简称功。功定义为力与位移的内积[1]。
其中,W 表示功,F 表示外力,而dx 表示与外力同方向的微小位移;上式应表示成路径积分,a 是积分路径的起始点,b 是积分路径的终点。为了了解物体受力作用,经过一段距离后所产生的效应,而定义出�1�8功�1�9的概念。
普通的与物体位移同线同向的功的计算:
W=F s
s 表示力使物体位移的距离即物体在力的方向上移动的距离。
任何机械都只能省力不能省功。
下面是不同物理位移线方向的功:
W = F x S x cos α(初中学阶段只考虑在一条直线上做的功所以cosα只考虑取1)
其中,W 表示功, F 表示力, α为力与位移之间的夹角。
由于物体的运动具有相对性,对不同参照系,位移不同,所以力所做的功与参照系的选取有关
功为标量,功的正负仅表示动力或阻力做功,不表示大小或方向,功的表达式是一个状态式,是一个过程量。
在国际单位中,功的单位是焦耳,简称‘焦’,符号为J,单位为J 1J=1N·m功率是指物体在单位时间内所做的功,即功率是描述做功快慢的物理量。功的数量一定,时间越短,功率值就越大。
求功率的公式为功率=功/时间
求功率的公式也为P=W/t =UI=I²R=U²/R
P表示功率,单位是“瓦特”,简称“瓦”,符号是“w”。W表示功,单位是“焦耳”,简称“焦”,符号是“J”。t表示时间,单位是“秒”,符号是“s”。因为W=F(f 力)*s(s位移)(功的定义式),所以求功率的公式也可推导出P=F·V(当V表示平均速度时求出的功率为相应过程的平均功率,当V表示瞬时速度时求出的功率为相应状态的瞬时功率)。
功率越大转速越高,汽车的最高速度也越高,常用最大功率来描述汽车的动力性能。最大功率一般用马力 (PS)或千瓦(kw)来表示,1马力等于0.735千瓦。
1w=1J/s
功率的计算公式:P=W/t(平均功率) P=FV(瞬时功率) 在力的作用下如果能绕着一固定点转动的硬棒就叫杠杆。在生活中根据需要,杠杆可以做成直的,也可以做成弯的。
阿基米德[1]在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。他首先把杠杆实际应用中的一些经验知识当作"不证自明的公理",然后从这些公理出发,运用几何学通过严密的逻辑论证,得出了杠杆原理。这些公理是:(1)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上相等的重量,它们将平衡;(2)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上不相等的重量,重的一端将下倾;(3)在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量,距离远的一端将下倾;(4)一个重物的作用可以用几个均匀分布的重物的作用来代替,只要重心的位置保持不变。相反,几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重物来代替;似图形的重心以相似的方式分布……正是从这些公理出发,在"重心"理论的基础上,阿基米德又发现了杠杆原理,即"二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。"
阿基米德对杠杆的研究不仅仅停留在理论方面,而且据此原理还进了一系列的发明创造。据说,他曾经借助杠杆和滑轮组,使停放在沙滩上的桅船顺利下水。在保卫叙拉古免受罗马海军袭击的战斗中,阿基米德利用杠杆原理制造了远、近距离的投石器,利用它射出各种飞弹和巨石攻击敌人,曾把罗马人阻于叙拉古城外达3年之久。
这里还要顺便提及的是,在我国历史上也早有关于杠杆的记载。战国时代的墨家曾经总结过这方面的规律,在《墨经》中就有两条专门记载杠杆原理的。这两条对杠杆的平衡说得很全面。里面有等臂的,有不等臂的;有改变两端重量使它偏动的,也有改变两臂长度使它偏动的。这样的记载,在世界物理学史上也是非常有价值的。 [编辑本段]杠杆的定义 杠杆是一种简单机械。
在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆(lever).
杠杆不一定必须是直的,也可以是弯曲的,但是必须保证是硬棒。
跷跷板、剪刀、扳子、撬棒等,都是杠杆。
滑轮是一种变形的杠杆,且定滑轮是一种等臂杠杆,动滑轮是一种动力臂是阻力臂的两倍的杠杆 [编辑本段]杠杆的性质 杠杆绕着转动的固定点叫做支点
使杠杆转动的力叫做动力,(施力的点叫动力作用点)
阻碍杠杆转动的力叫做阻力,(施力的点叫阻力作用点)
当动力和阻力对杠杆的转动效果相互抵消时,杠杆将处于平衡状态,这种状态叫做杠杆平衡,但是杠杆平衡并不是力的平衡。
杠杆平衡时保持在静止或匀速转动。
通过力的作用点沿力的方向的直线叫做力的作用线
从支点O到动力F1的作用线的垂直距离L1叫做动力臂
从支点O到阻力F2的作用线的垂直距离L2叫做阻力臂
杠杆平衡的条件:
动力×动力臂=阻力×阻力臂
或写做
F1×L1=F2×L2
[编辑本段]杠杆平衡条件 使用杠杆时,如果杠杆静止不动或绕支点匀速转动,那么杠杆就处于平衡状态。
动力臂×动力=阻力臂×阻力,即L1F1=L2F2,由此可以演变为F2/F1=L1/L2
杠杆的平衡不仅与动力和阻力有关,还与力的作用点及力的作用方向有关。
假如动力臂为阻力臂的n倍,则动力大小为阻力的n/1
"大头沉"
力臂越长省力 [编辑本段]生活中的杠杆 杠杆是一种简单机械;一根结实的棍子(最好不会弯又非常轻),就能当作一根杠杆了。上图中,方形代表重物、圆形代表支持点、箭头代表用,这样,你看出来了吧?在杠杆右边向下杠杆是等臂杠杆;第二种是重点在中间,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;第三种是力点在中间,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。
费力杠杆例如:剪刀、钉锤、拔钉器……杠杆可能省力可能费力,也可能既不省力也不费力。这要看力点和支点的距离:力点离支点愈远则愈省力,愈近就愈费力;还要看重点(阻力点)和支点的距离:重点离支点越近则越省力,越远就越费力;如果重点、力点距离支点一样远,如定滑轮和天平,就不省力也不费力,只是改变了用力的方向。
省力杠杆例如:开瓶器、榨汁器、胡桃钳……这种杠力点一定比重点距离支点近,所以永远是省力的。
如果我们分别用花剪(刀刃比较短)和洋裁剪刀(刀刃比较长)剪纸板时,花剪较省力但是费时;而洋裁剪则费力但是省时。
1.剪较硬物体
要用较大的力才能剪开硬的物体,这说明阻力较大。用动力臂较长、阻力臂较短的剪刀。
2.剪纸或布
用较小的力就能剪开纸或布之类较软的物体,这说明阻力较小,同时为了加快剪切速度,刀口要比较长。用动力臂较短、阻力臂较长的剪刀。
3.剪树枝
修剪树枝时,一方面树枝较硬,这就要求剪刀的动力臂要长、阻力臂要短;另一方面,为了加快修剪速度,剪切整齐,要求剪刀刀口要长。用动力臂较长、阻力臂较短,同时刀口较长的剪刀。
天平是特殊杠杆,它的动力臂与阻力臂相同。滑轮是一个周边有槽,能够绕轴转动的小轮。
【由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的柔索(绳、胶带、钢索、链条等)所组成的可以绕着中心轴转动的简单机械叫做滑轮。】
滑轮是变形杠杆,属于杠杆类简单机械,用途很广。在我国早在战国时期的著作《墨经》中就有关于滑轮的记载。中心轴固定不动的滑轮叫定滑轮,是变形的等臂杠杆,不省力但可以改变力的方向。中心轴跟重物一起移动的滑轮叫动滑轮,是变形的不等臂杠杆,能省一半力,但不改变力的方向。实际中常把一定数量的动滑轮和定滑轮组合成各种形式的滑轮组。滑轮组既省力又能改变力的方向。
工厂中常用的差动滑轮(俗称手拉葫芦)也是一种滑轮组。滑轮组在起重机、卷扬机、升降机等机械中得到广泛应用。 [编辑本段]滑轮的种类 滑轮分为:定滑轮(费力滑轮)和动滑轮省力滑轮[1],多个滑轮(包括动滑轮和定滑轮)组合而成的机械叫滑轮组。
滑轮组的数目不固定。 [编辑本段]定滑轮 定义:使用滑轮时,轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。
定滑轮实质是等臂杠杆,不省力,但可改变作用力方向.
定滑轮的特点
通过定滑轮来拉物体并不省力。通过或不通过定滑轮,弹簧测力计的读数是一样的。可见,使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下,改变力的方向会给工作带来方便。
定滑轮的原理
定滑轮实质是个等臂杠杆,动力臂(L1)、阻力臂(L2)都等于滑轮半径。根据杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。 [编辑本段]动滑轮 定义:轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。
动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,省1/2力多费1倍距离.
使用动滑轮能省一半力,费距离。这是因为使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力,但是动力移动的距离大于钩码升高的距离,即费了距离。
不改变力的方向,动滑轮的原动滑轮实质是个动力臂(L1)为阻力臂(L2)二倍的杠杆。(省力) [编辑本段]滑轮组 滑轮组:由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组,既省力又可改变力的方向.
滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是总重的几分之一.绳子的自由端绕过动滑轮的算一段,而绕过定滑轮的就不算了.
使用滑轮组虽然省了力,但费了距离,动力移动的距离大于重物移动的距离.费距离的多少主要看定滑轮的饶绳子的段数.
滑轮组的用途:
为了既节省又能改变动力的方向,可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。
省力的大小
使用滑轮组时,滑轮组用几段绳吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。
滑轮组的特点
用滑轮组做实验,很容易看出,使用滑轮组虽然省了力,但是费了距离——动力移动的距离大于货物升高的距离。
几个关系(滑轮组竖直放置时):(1)s=nh (2)F=G总 /n(不计摩擦)
其中 s:绳端移动的距离 h:物体上升的高度
G总:物体和动滑轮的总重力
F:绳端所施加的力 n:拉重物的绳子的段数
F=1/n×(G物+G动)
在进行连接滑轮组时,要一个动滑轮一个定滑轮的连,否则将连接失败
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时间:2023-10-09 02:09
物理量(单位) 公式 备注 公式的变形
速度V(m/S) v= S:路程/t:时间
重力G (N) G=mg m:质量 g:9.8N/kg或者10N/kg
密度ρ (kg/m3) ρ=m/V m:质量 V:体积
合力F合 (N) 方向相同:F合=F1 F2
方向相反:F合=F1—F2 方向相反时,F1>F2
浮力F浮
(N) F浮=G物—G视 G视:物体在液体的重力
浮力F浮
(N) F浮=G物 此公式只适用
物体漂浮或悬浮
浮力F浮
(N) F浮=G排=m排g=ρ液gV排 G排:排开液体的重力
m排:排开液体的质量
ρ液:液体的密度
V排:排开液体的体积
(即浸入液体中的体积)
杠杆的平衡条件 F1L1= F2L2 F1:动力 L1:动力臂
F2:阻力 L2:阻力臂
定滑轮 F=G物
S=h F:绳子自由端受到的拉力
G物:物体的重力
S:绳子自由端移动的距离
h:物体升高的距离
动滑轮 F= (G物 G轮)
S=2 h G物:物体的重力
G轮:动滑轮的重力
滑轮组 F= (G物 G轮)
S=n h n:通过动滑轮绳子的段数
机械功W
(J) W=Fs F:力
s:在力的方向上移动的距离
有用功W有
总功W总 W有=G物h
W总=Fs 适用滑轮组竖直放置时
机械效率 η= ×100%
功率P
(w) P=
W:功
t:时间
压强p
(Pa) P=
F:压力
S:受力面积
液体压强p
(Pa) P=ρgh ρ:液体的密度
h:深度(从液面到所求点
的竖直距离)
热量Q
(J) Q=cm△t c:物质的比热容 m:质量
△t:温度的变化值
燃料燃烧放出
的热量Q(J) Q=mq m:质量
q:热值