Работа и расстояние.

[otterbeast.livejournal.com]

Под работой в учебниках физики иногда понимают произведение силы на расстояние, иногда - мощности на время, а иногда - затраченную энергию. Что интересно, что из этих трех вариантов выбирать для правильного подсчета, выбирается по разному. Например - если надо посчитать работу двигателей вертолета на поддержание его в воздухе (в режиме висения), умножают мощность двигателя на время.

Теперь вопрос. Чему равна работа на поддержание в воздухе вертолета с работающим двигателем, если он, кроме того, подвешен на крюк подъемного крана?

Comments

[otterbeast.livejournal.com]

А если двигатель работает вполсилы, и вертолет подвешен на слабом канате, канат оборвется, если выключить двигатель - означает ли это, что канат выполняет половину работы по поддержанию вертолета?

[nanoprovod4ik.livejournal.com]

канат не выполняет работы, потому что не двигается.

[otterbeast.livejournal.com]

Вертолет тоже не движется.

[nanoprovod4ik.livejournal.com]

поршни двигателя движутся и лопасти вертолета вращаются.

[otterbeast.livejournal.com]

Атомы внутри каната тоже движутся.

[nanoprovod4ik.livejournal.com]

атомы внутри каната движутся хаотично, что сохраняет центр масс каната неподвижным.

[otterbeast.livejournal.com]

Центр масс вертолета тоже не двигается.

[nanoprovod4ik.livejournal.com]

центр масс поршней двигателя и лопастей перемещается.

[otterbeast.livejournal.com]

Ну и что?:)

[nanoprovod4ik.livejournal.com]

произведение величины перемещения на проекцию вектора силы равно величине совершенной работы (затраченной энергии).

[otterbeast.livejournal.com]

По школьной физике работа поршня за полный цикл тоже равна нулю. Потому что он вернулся в ту же точку. Перемещение равно нулю.

[nanoprovod4ik.livejournal.com]

Насколько я помню физику, работа цикла тепловой машины не равна нулю. Если ничего не путаю - второй закон термодинамики.

[otterbeast.livejournal.com]

Работа по перемещению поршня равна нулю. Цикл Карно - это уже из другой оперы. Газовые законы и все такое.

[nanoprovod4ik.livejournal.com]

Почему? Цикл Карно - он есть, по моему. Сила, приложенная к поршню в фазе расширения не равна силе в фазе сжатия.

[otterbeast.livejournal.com]

Перемещения нет, поэтому двигатель по представлениям школьной физики работает вхолостую, с нулевым кпд.

[nanoprovod4ik.livejournal.com]

перемещение есть. газ в цилиндре толкает поршень, поршень передает врещение на лопасть. лопасть перемешивает воздух.

[otterbeast.livejournal.com]

С тем, что энергия затрачена, никто не спорит. Просто она, как бы, затрачена зря, раз вертолет на месте.

[termar.livejournal.com]

Нет, не означает.
Канат обеспечивает силу в половину веса вертолёта за счёт упругих сил. эти силы (после того, как канат натянулся) работы не совершают.
Мотор вертолёта обеспечивает силу в половину веса вертолёта за придания дополнительного импульса молекулам воздуха. На придание этого импульса тратится энергия.

(frozen comment)

[otterbeast.livejournal.com]

ОК, значит настаиваете на том, что работа - это расстояние умножить на время. Но тогда придется признать, что мощность ракеты растет вместе с ее скоростью, т.к. расстояние, проходимое за единицу времени, постоянно растет.

[otterbeast.livejournal.com]

Тьфу, _на_силу_, а не на время, разумеется

[termar.livejournal.com]

Нет, конечно. При чём тут расстояние, пройденное ракетой?
Из того, что работа - это сила, умноженная на расстояние, не следует, что для получения работы можно произвольно умножить любую силу на любое расстояние.

Когда в поезде едут часы, вы не считаете, что их мощность увеличивается от скорости поезда.

Сила ведь - это взаимодействие ракеты и частиц топлива, а не ракеты и Земли. Поэтому и нужно мерить изменение расстояния между ракетой и частицами топлива, с которыми она взаимодействует.
С отброшенными давно частицами ракета уже не взаимодействует.

[otterbeast.livejournal.com]

В первую секунду ракета прошла 1 метр. Сила - 1Н Работа - 1*1=1 Дж. Мощность 1Дж/1с, 1Вт.
В десятую секунду - она прошла 10 метров. Мощность - 10 Вт. И так далее.

[termar.livejournal.com]

А почему вы умножаете на расстояние, пройденное ракетой? Обоснуйте.
Почему не на расстояние от ракеты до какой-нибудь кометы?

[otterbeast.livejournal.com]

Потому что Вы делаете это в случае с вертолетом.

[termar.livejournal.com]

В случае с вертолётом я так не делаю.
Я вообще не использовал этой формулы.

Вертолёт в секунду разгоняет массу воздуха m до некоторой скорости V, на это требуется A=(mV^2)/2 энергии.
Для этого он действует на эту массу воздуха с силой F=mV.

Всё.