Lucrul mecanic. Puterea mecanica

A. LUCRUL MECANIC

Lucrul mecanic este marimea fizica scalara numeric egala cu produsul scalar dintre vectorul forta si vectorul deplasare.

L = F * d

1. LUCRUL MECANIC AL UNEI FORTE CONSTANTE

L = lucrul mecanic

L= f(F,d), unde F este forta aplicata corpului si d este este deplasarea corpului

Unitatea de masura a lucrului mecanic in sistemul international este J (joule). (newton*metru)

Joule-ul reprezinta lucrul mecanic efectuat de forta constanta de un newton care isi deplaseaza punctul de aplicatie pe directia si in sensul fortei pe distanta de un metru.

Lucrul mecanic este o marime aditiva, adica se determina insumand lucrurile mecanice ale tuturor fortelor ce actioneaza simultan asupra corpului.

a) Daca vectorii forta si deplasare sunt paraleli si de acelasi sens => unghiul dintre ei este 0 => cos0=1 => L = F*d >0 (lucrul mecanic motor)

Exemple de forte ce efectueaza lucru mecanic motor:

- Forta de tractiune dezvoltata de motorul masinii

- Greutatea in caderea libera a corpului

b) Daca vectorii forta si deplasare sunt paraleli si de sens opus => unghiul dintre ei este 180 => cos180=-1 => L = F*d < 0 (lucru mecanic rezistent)

Exemple de forte ce efectuaza lucru mecanic rezistent:

- Forta de frecare la alunecare

- Greutatea la alunecarea corpului pe verticala in sus

c) Daca vectorii forta si deplasare sunt perpendiculari => unghiul dintre ei este 90 => cos90=0 => L = F*D =0

Exemple de forte ale caror lucru mecanic are valoarea 0:

- Forta de apasare normala

- Greutatea unui corp deplasat pe orizontala

2. LUCRUL MECANIC AL GREUTATII

a) Daca corpul cade liber de la o inaltime h

L = G*h = mgh

b) Daca corpul aluneca liber pe un plan inclinat

L = m*g*d*sint; unde d=distanta parcursa de corp si t este unghiul planului inclinat

c) Daca corpul aluneca liber pe un plan inclinat denivelat

L = mgh

Concluzie: Lucrul mecanic al greutatii unui corp nu depinde de drumul urmat de corp ci numai de marimea greutatii corpului si de diferenta de nivel dintre pozitia initiala si finala a corpului.

Greutatea este o forta conservativa.

3. LUCRUL MECANIC AL FORTEI ELASTICE

Fe=f(l)

Fe(mediu) = (Fe_i + Fe_f)/2 = -k(l_f-l_i)/2, unde Fe_i este forta elastica initiala, Fe_f este forta elastica finala, l_f este lungimea finala si l_i este lungimea initiala

L = Fe(mediu)* (l_f-l_i) = - k* (l_f-l_i)²/2

Forta elastica este o forta conservativa.

Interpretarea geometrica a lucrului mecanic

Din punct de vedere geometric, lucrul mecanic este numeric egal cu aria suprafetei delimitate de graficul dependentei fortei fata de deplasare, de segmentul deplasarii si de perpendicularele coborate de pe extremitatile graficului pe segmentul deplasarii.

B. PUTEREA MECANICA

Puterea mecanica este marimea fizica scalara numeric egala cu lucrul mecanic efectuat in intervalul de timp corespunzator.

P = L/(t_f-t_i)

Unitatea de masura pentru putere mecanica este watt-ul. (joule/secunda)

Watt-ul reprezinta puterea mecanica a unui corp ce efectueaza un lucru mecanic de un joule in timp de o secunda.

P(mediu) = F*V(mediu)*cos t ,unde F este forta aplicata corpului, V(mediu) este viteza medie si t este unghiul dintre forta si deplasare

Daca corpul se misca rectiliniu uniform => V=ct => F=ct => P = F * v