Lucrul mecanic. Puterea.

Daca fortele deplaseaza corpul pe o anumita distanta , acestea efectueaza asupra corpului un lucru mecanic.

Puterea mecanica este o marime fizica scalara numeric egal cu lucrul mecanic efectuat in unitatea de timp.

Lucrul mecanic al unei forte constante F al carui punct de aplicatie se deplaseaza pe distanta d, in directia si sensul fortei, este numeric egal cu produsul dintre marimea fortei si marimea deplasarii.

ΔL=F.Δr=F. Δr .cosα

Lucrul mecanic efectuat de mai multe forte care actioneaza asupra unui corp este egal cu lucrul mecanic efectuat de rezultanta fortelor.

ΔL=F1.Δr+F2.Δr+.+Fn.Δr = (F1+F2+.+Fn).Δr =F.Δr.

Din formula de mai sus rezulta ca forta F este o forta motoare si efectueaza un lucru mecanic motor.

Fortele atractiei gravitationale sunt perpendiculare pe directia deplasarii si nu efectueaza lucrul mecanic.

Forta F se opune deplasarii deci este o forta rezistenta iar lucrul mecanic se numeste rezistent. Daca forta F este constanta atunci lucrul mecanic este:

L = F(X2-X1) = Fd ,

In SI, unitatea de masura pentru lucrul mecanic este 'joule' (J) al carui punct de aplicatie se deplaseaza pe o distanta d = 1 m;

1 J = 1 N . 1 m.

Lucrul mecanic efectuat de fortele elastice

Fie un resort cu constanta de elasticitate k. In starea initiala lungimea X0 = 0. Daca resortul se afla in starea 1 atunci forta elastica va tinde sa-l readuca la starea netensionata. Calculez lucrul mecanic pentru comprima-rea resortului de la o alungire X1 la o alungire X2 (X2<X1

L1-2 =-k(X1+X2)(X2-X1)/2 = kX1²/2-kX2²/2.

Daca X2 = 0 si X1 = X, atunci: L = kX²/2.

Lucrul mecanic efectuat de fortele gravitationale

Fie un corp de masa m aflat la o inaltime h1 fata de Pamant, in procesul caderii corpul se afla la o inaltime h2 Valoarea lucrului mecanic este aria suprafetei hasurate in desen.  

F

2

L 1

Rp Rp+h2 Rp+h1 r

Se calculeaza, matematic daca forta este invers proportionala cu patratul distantei dintre centrele corpurilor atunci lucrul mecanic este egal cu media geometrica.

Fortele conservative.

Se demonstreaza ca atat lucrul mecanic efectuat de fortele elastice cat si lucrul mecanic efectuat de fortele gravitationale nu depinde de forma drumului in starea initiala si starea finala.

Regiunea din spatiu a unei forte determinata in modul, directie si sens reprezinta campul fortelor. Campurile ale caror forte sunt conservative se numesc campuri de forte conservative.

Campul fortelor conservative se caracterizeaza astfel:

a)     lucrul mecanic efectuat de fortele campului conservativ depind de punctele extreme ale traiectoriei.

b)     lucrul mecanic efectuat de fortele campului conservativ a unui drum inchis este intotdeauna egal cu zero.

PUTEREA

Este o marime fizica scalara numeric egal cu lucrul mecanic efectuat in unitatea de timp.

Pm = ΔL/Δt = F Δr/Δt = F Vm

Daca forta F este paralela cu V atunci:

P = F.V;

P = L/t;

Unitatea de masura pentru putere in SI, este wattul (W) si reprezinta lucrul mecanic L = 1 J

t = 1 s:

1 Watt = 1 Joule/1 secunda; 1W = 1 J/1 s.

Se confunda de multe ori forta F care apartine lucrului mecanic si forta F

care apartine expresiei matematice a principiului II. Daca asupra unui corp actioneaza o forta de tractiune si o forta de franare atunci intervine forta F = Ft - Ff ca suma proiectiilor pe directia miscarii.

Initial cand viteza este mica, forta de tractiune este mare si acceleratia este mare. Pe masura ce viteza creste, scade forta de tractiune si scade si acceleratia.