Работа и мощность

Работа силы при прямолинейном движении показана на рис. 1.42.

Работой силы F при прямолинейном перемещении точки ее приложения называют произведение величины силы F на величину перемещения S и на косинус угла между направлением силы и направлением перемещения (рис.1.43):

при α < 90° работа положительна, сила называется движущей;

при α > 90° работа отрицательна, сила называется силой сопротивления;

при α = 90° работа равна нулю;

при α = 0°− A = F ∙ S.

Единица работы – Дж (джоуль).

Работа силы при криволинейном движении (рис. 1.43) определяется по следующим выражениям:

,

.

Работа равнодействующей силы

.

Работа силы тяжести

A = G ∙ H,

где H − вертикальное перемещение.

Коэффициент полезного действия (КПД). Силы, приводящие машину в движение (движущие силы), совершают положительную работу. Машины расходуют накопленную энергию на совершение полезной работы, т.е. на преодоление работ сил полезных сопротивлений.

Работа сил полезных сопротивления не может быть равной работе движущих сил, так как в машине имеются силы трения и другие вредные сопротивления.

Отношение работы сил полезных сопротивлений Á _ПС к работе сил движущих A_ДС называется коэффициентом полезного действия, т.е.

Мощность – работа, совершаемая силой в течение единицы времени, т.е. мощность есть первая производная работы по времени:

,

где F ∙ cosα = F_V − проекция силы направления движения.

Если сила F совпадает с направлением движения, то cosα = 0, т.е.

, P = F ∙ V

Размерность мощности выражается [Н·м/с]. Единицей мощности является 1Вт = 1Н·м/с. При оценке работы системы по мощности необходимо учитывать, что она может быть положительной, отрицательной или равной нулю.