Работа силы упругости
Давайте сравним работу силы упругости при подъёме тела с помощью подвижного и неподвижного блоков!
Золотое правило механики гласит, что невозможно получить выигрыш в работе при использовании простых механизмов. Простые механизмы позволяют получить выигрыш либо в силе, либо в расстоянии. При этом во второй величине будет проигрыш.
В данном проектном задании предлагается сравнить работу силы упругости при использовании двух блоков — подвижного и неподвижного. Неподвижный блок не даёт выигрыша ни в силе, ни в расстоянии. Подвижный блок даёт выигрыш в силе в два раза. Давайте проверим, будет ли работа силы упругости одинакова при подъёме разных грузов с помощью этих блоков.
Работа силы определяется по формуле: $$A=FScos\alpha$$
Модуль силы. В данном задании груз будет подниматься с помощью динамометра. Таким образом, силой, которая совершает работу по подъёму груза, будет сила упругости Fупр, возникающая за счёт деформации пружины динамометра.
Модуль перемещения. В проектном задании предлагается определить работу силы упругости при подъёме груза на высоту h = 0,2 м. Обратите внимание, что при использовании неподвижного блока динамометр необходимо переместить на такое же расстояние: S = h. А вот подвижный блок даёт проигрыш в расстоянии в два раза. Таким образом, для подъёма груза на высоту h динамометр необходимо переместить на расстояние S = 2h.
Угол. Для неподвижного блока направление перемещения груза противоположно направлению действия силы упругости, т. е. α = 180°, cos α = -1. Для подвижного блока направления векторов перемещения и силы упругости совпадают, т. е. α = 0°, cos α = 1. В рамках данного проектного задания значения работы силы упругости будет сравниваться по модулю. Поэтому в обоих случаях принимаем cos α = 1.
