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简单机械功的原理

2018/06/19174 作者:佚名
导读: 亦称“机械功的原理”。即动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功。也就是说利用任何机械都不能省功。动力功W动,又称输入功或总功。阻力功W阻,包括克服有用阻力所做的W有用(又称输出功)和克服无用阻力所做的W无用(又称损失功),即W动=W阻=W有用+W无用。也可写成W输入=W输出+W损失。功的原理是机械的基本原理。要省力就要多移动距离,要少移动距离就要多用力,使用任何机械都不能省功。在机械做功

亦称“机械功的原理”。即动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功。也就是说利用任何机械都不能省功。动力功W动,又称输入功或总功。阻力功W阻,包括克服有用阻力所做的W有用(又称输出功)和克服无用阻力所做的W无用(又称损失功),即W动=W阻=W有用+W无用。也可写成W输入=W输出+W损失。功的原理是机械的基本原理。要省力就要多移动距离,要少移动距离就要多用力,使用任何机械都不能省功。在机械做功过程中,只有在不存在无用阻力,机械本身作匀速运动的理想情况下,有用功才等于总功,效率为100%。事实上,必然存在无用阻力,效率一定小于100%,也就是说使用任何机械,在实际情况下总是费功的。应明确,只有在理想情况下,有用功才等于总功。

【正功】

作用力的方向和力的作用点的位移方向之夹角小于90°且大于或等于0°时(即α为锐角),根据公式作用力A做正功。当力F与位移S夹角α=0°时,W=FScos0°=FS,F做最大正功;0°<α<

【负功】

当作用力方向与力的作用点位移方向夹角大于90°且小于或等于180°时,这时cosα<0,根据公式功为负。力对物体作负功-A就代表受力作用的物体克服阻力作了正功A。这两种说法描述的是同一物理过程。例如,空气压缩机中空气对活塞作负功,也可以说成是活塞克服空气的压力作正功。又如,汽车紧急制动,车轮停止转动,轮胎在地面上滑动,这时摩擦力对汽车作负功,反过来也可以说汽车克服摩擦力作正功。

【功率】

功跟完成这些功所用时间的比值叫做“功率”。最初定义功率为“单位时间里完成的功”,它是指做功快慢不变的情况,初中学生易于掌握。“功跟完成这些功所用时间的比值”这一定义功率,对于做功快慢不变的情况,既表示平均功率,又表示即时功率。对于做功快慢不均匀的情况,如时间取得长些,则为平均功率;时间趋于零,这一

率,只能表示机器在一段时间t内的平均功率。而由公式P=Fv计算出来的功率就有了不同的含义。若速度v代表平均速度,那么P代表平均功率,如果v代表即时速度,那么P就代表机器在某瞬时的即时功率。

公式中力是一个矢量,速度也是一个矢量,而功率却是一个标量。

方法,一为“标积”;一为“矢积”。两矢量的“标积”为一标量,其大小(к)为两矢量的大小和两矢量夹角的余弦的乘积,用公式表示为

式P=Fv中,实际上P应为 矢量和 矢量的标积,即

所以得到的功率P应为一标量。

关于公式P=Fv,中F与v成反比的关系,应明确,不能脱离具体条件,防止得出谬误的结果。因为机器的牵引力要受速度的限制,又受机器的构造、运转条件等限制,任何机器在设计制造时,已规定了它的正常功率和最大作用力。超过最大作用力范围,牵引力和速度成反比这一关系就不能适用。另一方面也不能使机器的牵引力趋近于零,而使机器的速度无限制地增加。因为任何机器在工作时要受到阻力作用,阻力还与机器运转的速度有关。即使在没有负载的情况下,机件间的摩擦阻力仍然存在。为维持机器的运转,发动机的牵引力不能小于它所受的阻力。因而它的速度也不能无限增加。因此,任何机械在有一定的最大输出功率的同时,还具有一定的最大速度和最大作用力。

功率的常用单位是瓦特(焦耳/秒),简称瓦,单位符号W。瓦特这个单位较小,技术上常用千瓦做功率的单位。过去还有尔格/秒、牛顿·米/秒、千克力·米/秒。

间t内的平均功率。当物体受恒力作用时也可表示为P=F 。式中 表示某段时间的平均速度。平均功率随所取的时间不同而不同,因此在谈到平均功率时,一定要指出是哪一段时间内的平均功率。参阅功率条。

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