Рассмотрим частные случаи.

Силы, совпадающие с направлением перемещения, называ­ются движущими силами. Направление вектора силы совпадает с направлением перемещения. В этом случае а = 0° (cos α = 1).

Тогда А = FS > 0.

Силы, перпендикулярные направлению перемещения, работы не производят. Сила Fперпендикулярна направлению перемещения, а = 90° (cosa = 0); А= 0.

Силы, направленные в обратную от направления перемеще­ния сторону, называются силами сопротивления.Сила Fнаправлена в обратную от перемещения S сторону.

В этом случае а — 180° (cos α = —1), следовательно, А = — FS < 0.

Движущие силы увеличивают модуль скорости, силы сопротивле­ния уменьшают скорость. Таким образом, работа может быть положительной и отрица­тельной в зависимости от направления силы и скорости.

Работа силы тяжестизависит только от изменения высоты и равна произведению модуля си­лы тяжести на вертикальное пе­ремещение точки:

А(G) = G(hi - h₂) = GΔh, где Δh — изменение высоты. При опускании работа положительна, при подъеме отрицательна.

Для характеристики работоспособности и быстроты соверше­ния работы введено понятие мощности.

2.12. Мощность — работа, выполненная в единицу времени. Характеризует скорость осуществления механической работы (работа за единицу времени). Единица измерения мощности: ватты, киловатты

(1 нм/сек = 1 Дж/сек = 1 Вт).

Мощность при поступательном движенииравна про­изведению модуля силы на среднюю скорость перемещения и на ко­синус угла между направлениями силы и скорости.

Работа и мощность при вращении тела.Часто встречаются детали машин, вращающиеся вокруг неподвижных осей. Причиной вращения является приложенный к телу вращающий момент относительно оси, который создается парой сил или силой F, линия действия кото­рой не пересекает ось вращения.

Работа определяется как произве­дение силы на перемещение или равна произведению момента на угол поворота.

Mощность при вращательном движении тела равна произве­дению вращающего момента (момента пары) на угловую скорость.

[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку "Средства рисования".]

2.13. Энергия. КПД. Способность тела при переходе из одного состояния в другое совершать работу называется энергией.Энергия есть общая мера различных форм движения и взаимодействия материи.

При передаче или преобразовании энергии, а так же при совершении работы происходит потеря энергии. В процессе передачи движения или выполнения работы движущие силы механизмов и машин преодолевают силы сопротивления, которые подразделяются на силы полезного сопротивления и силы вредного сопротивления. Потери на преодоление сил вредного сопротивления имеются во всех механизмах и машинах и вызываются силами трения и силами сопротивления окружающей среды.

Относительное количество энергии, используемой в машине по прямому назначению, характеризуется коэффициентом полезного действия (КПД).

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 η («эта»). η = Wпол/Wcyм. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах.

Существуют две основные формы механической энергии: потен­циальная энергия, или энергия, которой обладают тела в состоянии покоя. Кинетическая энергия, или энергия движения, это энергия тела, приобретенная при движении. Эти две энергии могут превращаться друг в друга.

Чаще всего приходится иметь дело с по­тенциальной энергией сил тяжести. Потенциальной энергией силы тяжести материальной точки или тела в механике называется способность этого тела или точки совершать работу при опуска­нии с некоторой высоты до уровня моря (до какого-то уровня). Потенциальная энергия численно равна работе силы тяжести, произведенной при перемещении с нулевого уровня до заданного положения.

Кинетическая энергия определяется способностью движущегося тела (или точки) совершать работу.Для материальной точки кинетическая энергия численно равна полупроизведению ее массы на квадрат скорости.

Потенциальная и кинетическая энергия измеряются в единицах работы – в Джоулях.