تفاوت نیرو با انرژی چیست؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 344

سپاس: 176

جنسیت:

تماس:

Re: تفاوت نیرو با انرژی چیست؟

پست توسط rohamjpl »

اگر نیرویی کاری را انجام دهد که کاری انجام شده باشد ، این فقط یک روش دیگر برای انتقال انرژی است. در واقع هر انتقال انرژی با مقداری نیرو همراه است ،
بنابراین $E = F xx d $
نیرو هر عملی است که بخواهد حالت استراحت یا حرکت یکنواخت جسم را تغییر دهد. این اساساً اولین قانون حرکت نیوتن است .
انرژی خاصیت سیستمی است که اندازه گیری ظرفیت انجام کار است .
تفاوت عمده بین نیرو و قدرت این است که نیرو عملی است که بر روی یک جسم یا تعامل دو جسم است. در حالی که نیرو مقدار انرژی مصرف شده در طی یک عمل بر روی جسم است.
نیرو تعاملی بین دو جسم است که حرکت جسم را حفظ یا تغییر می دهد. قدرت سرعت انجام یک کار است.
پس تعریف نیرو
نیرو نتیجه تعامل بین دو موجودیت به طور مستقیم یا غیرمستقیم است. یا می توانیم بگوییم این یک عمل فشار یا کشش است که روی یک جسم انجام می شود. در اصل عملی است که باعث تغییر در حالت استراحت یا حالت حرکتی جسمی می شود که روی آن اعمال می شود.
همانطور که در بالا بحث کردیم که تعامل می تواند مستقیم یا غیرمستقیم باشد. بنابراین این منجر به طبقه بندی عمده نیرو می شود ،
نیروی تماس : این نیرو به تعامل فیزیکی بین دو جسم نیاز دارد. به عنوان مثال ، نیروی اصطکاک ، نیروی کششی.
Force-at-a-far Force : این نیروها اجازه تعامل دو جسم را بدون داشتن تماس فیزیکی بین آنها می دهند. به عنوان مثال ، نیروی جاذبه ، نیروی الکتریکی.
نیرو = جرم * شتاب
بنابراین می توان گفت 1 نیوتن نیروی مورد نیاز برای تأمین جرم 1 کیلوگرم است ، شتاب 1m / s / s .
به دلیل خاصیت بردار بودن نیرو ، هم اندازه و هم جهت ، از عوامل تعیین کننده آن هستند. تصویر
در شکل (1) ، F A و F B هر دو نیرو در یک جهت بر روی یک جسم عمل می کنند. بنابراین نیروی خالص بر روی جسم حاصل جمع هر دو نیرویی است که بر آن وارد می شوند. در حالی که در شکل (2) است ، دو نیرو در جهت مخالف بر روی جسم عمل می کنند. بنابراین نیروی خالص تفاوت بین دو نیرویی است که به طور همزمان بر روی آن کار می کنند.
بنابراین ، اگر نیروی خالصی که بر روی جسمی وارد می شود 0 باشد ، آن ثابت خواهد ماند. اما اگر غیر صفر باشد ، جسم یا شتاب و هم کاهش را تجربه خواهد کرد.
تعریف توان
در اصل به عنوان مقدار مصرف انرژی هنگام انجام عملی تعریف می شود. به طور خاص تر ، می توان گفت میزان انجام هر کاری به عنوان قدرت شناخته می شود. بنابراین می توان اینگونه بیان کرد
توان = کار انجام شده / زمان مصرف شده
وات واحد اندازه گیری توان است. بنابراین می توان گفت که 1 وات نیرویی است که با سرعت 1 ژول در ثانیه کار می کند.
مثال دو کار A و B را در نظر بگیرید. هرکدام وظیفه ای برای ساخت یک دیوار را داده اند. بنابراین ، هر دو کار یکسانی را جداگانه انجام می دهند. اما A برای انجام کار زمان کمتری نسبت به B صرف کرده است.
این به وضوح نشان می دهد که A کار را با قدرت بیشتری نسبت به B انجام می دهد. بنابراین ، می توان گفت قدرت هر شخص یا ماشین نسبت کار انجام شده و کل زمان گرفته شده است. ما می دانیم که گفته می شود کار زمانی انجام می شود که نیروی خاصی اعمال شود. بنابراین ، ما می توانیم فرمول دیگری برای استفاده از انرژی داشته باشیم
P = W / T
از آنجا که،
کار = نیرو * جابجایی بنابراین ، در جایگزینی P = نیرو * جابجایی / زمان همچنین ، ما می دانیم جابجایی / زمان = سرعت از این روتوان = نیرو * سرعت
تفاوتهای کلیدی بین نیرو و قدرت
نیرو یک مقدار بردار است بنابراین برای داشتن نیروی حاصل از یک جسم ، هم مقدار و هم جهت مورد نیاز است. همانطور که در برابر قدرت است ، مقدار اسکالر تنها با اندازه آن مشخص می شود.
Force با F نشان داده می شود در حالی که P برای نشان دادن توان اعمال شده بر روی یک جسم استفاده می شود.
واحد اندازه گیری نیرو نیوتن است. با این حال ، توان به طور خاص در وات اندازه گیری می شود.
نیرو توسط محصول متقاطع جرم و شتاب داده می شود. همانطور که در برابر توان است ، نسبت کار انجام شده در واحد زمان داده می شود.
نتیجه . یک نیروی واقعی همیشه یک تعامل است (حداقل از منظر کلاسیک). این بدان معناست که نیروها همیشه به صورت دوتایی می آیند. این امر در قانون سوم نیوتن (نیروهای برابر و متضاد) بیان شده است. هر عملی باید واکنشی داشته باشد. این برای همه نیروهای واقعی لازم است. نتیجه دیگر این است که نیرو بردار است ، به این معنی که دارای اندازه و جهت است. کنش و واکنش همیشه در جهت عکس خواهد بود.
نیرویی را می توان به عنوان هر گونه تأثیر تصور کرد که تمایل به تغییر حرکت یک جسم دارد. ، زیرا یک نیرو لزوماً منجر به شتاب یک جسم نمی شود. فقط یک نیروی خالص باعث شتاب می شود.
به عنوان مثال ، من می توانم یک نیرو را به یک دیوار وارد کنم. اما اگر زمین یک نیروی برابر و مخالف به دیوار وارد کند ، نیروی خالص روی دیوار صفر است و شتاب نخواهد گرفت.
طبق قانون سوم نیوتن ، دیوار یک نیروی مخالف برابر با من اعمال می کند. اما اگر نیروی اصطکاک ساکن بین پاهای من و زمین برابر و در مقابل نیرویی باشد که دیواره به من وارد می کند ، نیروی خالص بر من صفر است و من شتاب نمی گیرم. .
سپس کار کنید: آنچه برای کار می گیرم انرژی است که هنگام حرکت جسم منتقل می شود؟ کار خالص بر روی جسمی انجام می شود که تحت نیروی خالصی قرار گرفته و باعث جابجایی جسم انتقال انرژی به جسم می شود. باز هم کلید این است که جسم باید تحت یک نیروی خالص قرار بگیرد.
با در نظر گرفتن مثال فوق از من و دیوار ، نیروی خالصی که به هر یک از ما وارد شد صفر بود. هیچ یک از جابجایی ها وجود ندارد و هیچ کاری روی هر دو انجام نمی شود. باز هم کلید این است که یک شی باید تحت نیروی خالص قرار بگیرد تا کار بر روی جسم انجام شود.
اما فقط به این دلیل که یک جسم در حال حرکت است ، به این معنی نیست که تحت یک نیروی خالص قرار دارد و کار در حال انجام است ، همانطور که در زیر بحث شده است.
سپس به یک فکر عجیب رسیدم که اگر جسمی به دلیل نیرو در حال حرکت است ، پس کار چه کاری انجام می دهد؟
اگر جسم در اثر نیروی ثابت خالصی که در جهت حرکت اعمال می شود ، در حال حرکت است ، پس کار انجام شده روی جسم در حرکت دادن آن از فاصله ، . و آنچه که این کار انجام می دهد افزایش انرژی جنبشی جسم به میزان برابر با کار خالص انجام شده روی جسم است$W=Fd $
اما باید مراقب باشید. یک جسم می تواند بدون نیروی خالص در حال حرکت باشد. این مورد زمانی است که جسمی با سرعت ثابت حرکت می کند.
در قضیه انرژی کار بیان می شود که کار خالص انجام شده روی یک جسم برابر است با تغییر آن در انرژی جنبشی. اگر سرعت جسم ثابت باشد ، هیچ تغییری در انرژی جنبشی ایجاد نمی شود و کار خالص انجام شده روی جسم صفر است.
نیرو طبق قانون دوم نیوتن باعث تسریع در کارها می شود . از نظر ضمنی ، می توانید بگویید که باعث حرکت می شود ، اما این نتیجه شتاب و همچنین زمانی است که شتاب گرفته است. از آنجایی که جسم در حال حرکت است ، نیرو باید برای افزایش سرعت جسم در مسافت (و یک دوره زمانی) اعمال شود.$a = F/m $ بسیاری از افراد فکر میکنند : F = ma. درست است. با این حال ، باید در نظر داشت که این تعریف یک ابزار محاسبه ای است. دقیق تر است که بگوییم مجموع همه نیروها = ma. نکته این است که ma نیرو نیست. نیروها مواردی مانند وزن ، تنش ، عادی ، اصطکاک ، گرانش ، الکترواستاتیک ، مغناطیسی و سایر نیروهای اعمال شده هستند. مجموع نیروهای وارد بر یک جسم برابر است با تولید جرم آن برابر شتاب آن.
مهم است که به خاطر داشته باشید که نیرو روی جسمی است که شتاب می گیرد. روش دیگر برای بیان این مسئله این است که اشیا نمی توانند خودشان راشتاب دهند
این جایی است که انرژی وارد می شود. وقتی نیرویی از راه دور اعمال می شود ، انرژی اضافه می شود و کار انجام می شود. با معادله داده شده است:
$W = Fs $
کجا فاصله ای است که نیرو اعمال شده است.s
بیایید مثالی بزنیم: بگویید من سعی می کنم با تکیه دادن وزنم به یک ماشین ، آن را فشار دهم ، اما فراموش می کنم ترمز را بردارم و ماشین حرکت نمی کند. اگرچه من نیرویی را اعمال می کنم ، اما آن جابجا نمی شود و بنابراین هیچ کاری انجام نمی شود. من می توانم تمام روز را با استفاده از همان نیرو به ماشین تکیه دهم ، زیرا هیچ کاری انجام نشده است (در واقع ، به دلیل تنش در عضلات و برخی از انعطاف پذیری فنرهای ماشین ، هنوز هم حرکتی وجود دارد بنابراین برخی از کارها انجام شده است ، اما حال تصور کنید که من ترمز را برداشته و موفق به حرکت ماشین می شوم. برای اینکه آن را شتاب دهم و وزنم را در برابر آن حفظ کنم ، باید راه رفتن و سپس دویدن را شروع کنم و بنابراین در حال کار برای بالا بردن نیرو و افزودن انرژی به ماشین هستم.
نیرو به عنوان سرعت تغییر حرکت (مومنتم بر سرعت ضرب می شود) با توجه به زمان تعریف می شود. کار محصول جابجایی و مولفه نیرو در جهت جابجایی است. اگر کار انجام شود ، انرژی پویایی یک جسم تغییر می کند. اگر یک نیروی حاصل روی جسمی وارد شود ، آنگاه شتاب می گیرد. کار انجام شده تغییر در انرژی است. نیروی حاصل به شتاب مربوط می شود.
$ F=\frac{\Delta p}{\Delta t}$
$W=F s \cos{\theta} $
سپس به یک فکر عجیب رسیدم که اگر جسمی به دلیل نیرو در حال حرکت است ، پس کار چه کاری انجام می دهد؟
معلوم می شود که کمیت مربوط به انرژی که بیشترین ارتباط را با نیرو دارد نه کار است و نه انرژی بلکه بیشتر نیرو است. یک نیروی فردی (و نه خالص) میزان انتقال حرکت از یک سیستم متقابل به سیستم دیگر است. توان مرتبط با آن نیروی فردی میزان انتقال انرژی از یک سیستم متقابل به سیستم دیگر است (یا در متن موتورها میزان تغییر انرژی از یک شکل به شکل دیگر).
انرژی و تکانه هم مقادیر ذخیره شده ای هستند ، بنابراین پیگیری آنها در فیزیک بسیار مفید است. به همین ترتیب ما اغلب به سرعت انتقال آنها بین سیستم ها علاقه مند هستیم. بنابراین اگر می خواهیم سریع یک سیستم از سیستم دیگری شتاب بگیرد ، ما به نیروی وارده بر سیستم نگاه می کنیم. اگر می خواهیم ببینیم که یک سیستم با چه سرعتی از سیستم دیگر انرژی به دست می آورد ، به توان وارد سیستم نگاه می کنیم. در تعریف توان مکانیکی سرعت ماده در نقطه اعمال نیرو است.$ P=\vec F \cdot \vec v$
تکانه و انرژی هر دو می توانند به سیستم وارد شوند یا از سیستم خارج شوند ، و تکانه یک بردار است بنابراین اگر نیروهای مساوی و متضادی بر روی یک جسم وارد شوند ، تغییر در حرکت صفر خواهد بود ، حتی اگر این نیروها هر کدام نیرو را تأمین کنند و انرژی را افزایش دهند . یک نمونه از این دو نیروی برابر و متضاد هستند که یک فنر را فشرده می کنند. حرکت از یک نیرو توسط نیروی دیگر لغو می شود ، اما هر دو نیرو دارای یک قدرت مثبت هستند بنابراین انرژی سیستم افزایش می یابد. در این حالت این انرژی جنبشی نیست (همانطور که در قضیه انرژی کار شرح داده شده است) بلکه انرژی درونی است.
تصویر

ارسال پست