MECHANICKÁ PRÁCA, VÝKON, ÚČINNOSŤ A ENERGIA
MECHANICKÁ PRÁCA, VÝKON, ÚČINNOSŤ A ENERGIA
-teleso koná prácu ak pôsobí silou na iné teleso a premiestňuje ho po určitej dráhe
W=F*s
Jej jednotka je jeden Joule [J]
- Platí: 1J=1Ws=1Nm
Rozmer jednotky je (kg*m2)/s2
-vedľajšou trvalo povolenou jednotkou je kilowathodina a elektrónvolt
-vedľajšie jednotky práce ktoré sa už nemôžu používať sú kilopondmeter a erg=(g*cm2)/s2
Ďalšie prepočty jednotiek:
1J=0,239 cal
1kWh=3,6 MJ
1eV=1,60206*10-19 J
1erg=10-7 J
1kpm=9,80665 J
1kcal=4,187 kJ
W=F*s*cosα
Ak smer sily a dráhy vytvárajú uhol, vtedy možno dráhu násobiť iba zložkou v smere sily.
VÝKON
-je to podiel vykonanej práce a času potrebného na jej vykonanie
-jednotka v SI je Watt [W]
1W=1J/1S
rozmer tejto jednotky je (kg*m2)/s3
P=W/t=(F*v*t)/t=F*v
Ďalšie prepočty jednotiek výkonu:
1W |
107 erg |
1 kôn (k) |
735,5W |
1 horse power |
745,7W (1,014 k) |
1 foot-pound forces/s (ft.lbf./s) |
1,356W |
1 inch-pound forces/s (in.lbf./s) |
0,1129W |
P=F*v=(mv2)/t
ÚČINNOSŤ
-je to pomer užitočného (odovzdaného) výkonu k privedenému výkonu (príkon)
-výkon=príkon- straty výkonu
P=P*-Pstr
η=(P*-Pstr)/P*=1-(Pstr/P*)=P/P*
ENERGIA
-schopnosť fyzikálnej sústavy konať prácu (W), čiže práca uložená vo fyzikálnej sústave
-inými slovami je to miera všetkých foriem pohybu hmoty
-z toho vyplýva, že energiu má každé teleso, ktoré môže konať prácu
ZÁKON ZACHOVANIA ENERGIE
Energia nevzniká, ani nezaniká, iba sa premieňa z jednej formy na inú
MECHANICKÁ ENERGIA
je to spoločný názov pre kinetickú (pohybovú) a potenciálnu (polohovú) energiu
-
kinetická: majú ju všetky pohybujúce sa telesá
-
potenciálna: majú ju telesa nachádzajúce sa v silovom poli iných telies a pružne deformované telesá
-
tiažová- majú ju telesá v tiažovom poli Zeme
-
pružnosti- majú ju pružne deformovateľné telesá
-
tlaková- majú ju kvapaliny
Poznámka: potenciálna energie nie je iba mechanická ale napr. i elektrická- majú ju všetky silové polia.
KINETICKÁ ENERGIA
Na to aby sme teleso uviedli do pohybu, musíme vykonať prácu.- Ek=W=F*s
Uvažujme o hmotnom bode (HB), ktorý je v danej inerciálnej sústave v kľude. Aby sa dal do pohybu musíme naň pôsobiť silou F. Podľa 2. Newtonovho zákona sa HB začne pohybovať zo zrýchlením a=F/m. Trajektória tohto pohybu je priamka, ktorá má smer ako F.
V čase t je rýchlosť HB v=a*t a za čas t prejde dráhu s
s=(1/2)*t2 a
Na dráhe s vykoná sila F prácu W=F*s
Dosadením F=m*a a s=(1/2)*t2 a do vzorca W=F*s=Ek a následným upraveným dostaneme vzťah
Ek=(1/2)*m v2
POTENCIÁLNA ENERGIA
Zdvihnutím telesa do výšky h toto teleso získalo energiu rovnú práci vynaloženej na jeho zdvihnutie.
Ep=Fg*h= mgh