Тараудың ең маңыздысы. Жұмыс және қуат
Физика, 7 сынып. Оқулық: Кронгарт Б.А. және т.б. (Мектеп, 2025). 7 тарау: Жұмыс және қуат. 168–169-беттер.
Нені қайталаймыз
VII тарау «Жұмыс және қуат» (§ 32): механикалық жұмыс, оның жасалу шарттары, джоуль, қуат, ватт, $N=Fv$ формуласы. Төменде тараудың өз сөзімізбен жазылған сызбасы, формулалар кестесі, жаттықтырғыш және қайталауға арналған авторлық есептер бар (оларды біз ойлап таптық, оқулықта жоқ).
Тақырыпты талдаймыз
Тарау сызбасы
Жұмыс — денеге әсер ететін күшке және сол күштің әсерінен дененің жүрген жолына тәуелді физикалық шама. Қуат — уақыт бірлігі ішінде қандай жұмыс атқарылатынын көрсететін физикалық шама.
Механикалық жұмыс мына жағдайда жасалады:
- денеге күш әсер етеді;
- дене сол кезде орын ауыстырады;
- күш орын ауыстыруға перпендикуляр емес (біздің курста қозғалыс бағытындағы күшті аламыз).
💡 Орын ауыстыру жоқ немесе қозғалыс бағытында күш жоқ болса, қанша шаршасаң да, жұмыс нөлге тең.
Формулалар мен бірліктер
| Шама | Белгіленуі | Формула | ХБЖ бірлігі |
|---|---|---|---|
| жұмыс | $A$ | $A=Fs$, $A=Nt$ | джоуль, Дж ($1,\text{Дж}=1,\text{Н}\cdot\text{м}$) |
| қуат | $N$ | $N=\frac{A}{t}$, $N=Fv$ | ватт, Вт ($1,\text{Вт}=1,\text{Дж/с}$) |
| күш | $F$ | ньютон, Н | |
| жол | $s$ | метр, м | |
| уақыт | $t$ | секунд, с | |
| жылдамдық | $v$ | м/с |
| Приставка | Жұмыс | Қуат |
|---|---|---|
| кило | $1,\text{кДж}=10^{3},\text{Дж}$ | $1,\text{кВт}=10^{3},\text{Вт}$ |
| мега | $1,\text{МДж}=10^{6},\text{Дж}$ | $1,\text{МВт}=10^{6},\text{Вт}$ |
| милли | $1,\text{мДж}=10^{-3},\text{Дж}$ | $1,\text{мВт}=10^{-3},\text{Вт}$ |
| микро | $1,\text{мкДж}=10^{-6},\text{Дж}$ | $1,\text{мкВт}=10^{-6},\text{Вт}$ |
📌 $N=Fv$ формуласы бірқалыпты қозғалыс пен тұрақты күш кезінде орынды.
⚠️ Жиі кететін қате. Бірліктерді аударуды ұмыту: км/сағ-ты м/с-қа, кН-ды Н-ға, минутты секундқа, см²-ты м²-қа. Және тағы: жұмыс (Дж) пен қуатты (Вт) шатастыру.
Жұмыс қалай өседі
Күш тұрақты болғанда жол мен жұмыс тура пропорционал. Күш неғұрлым көп болса, түзу соғұрлым тік болады.
Кім қуатты
🌟 Қуат бірлігі бу машинасын ойлап тапқан Джеймс Уаттың құрметіне аталған. Ол ат күшін де енгізген: $1,\text{а.к.}=735,\text{Вт}$.
Қандай жұмыс?
👨👩👧 Ата-анаға. Баладан ауыр сөмкені ұстап тұрған адам физикалық тұрғыдан неге жұмыс жасамайтынын өз сөзімен түсіндіруін сұраңыз. Егер ол екі шартты (күш және орын ауыстыру) атаса, тақырып түсінілген.
Өзіңді тексер
- Механикалық жұмыс дегеніміз не? Денеге әсер ететін күш пен дененің сол күш бағытында жүрген жолының көбейтіндісіне тең физикалық шама: $A=Fs$.
- Жұмыс қашан жасалмайды? Күш жоқ болса немесе дене орын ауыстырмаса (және күш орын ауыстыруға перпендикуляр болса).
- Қуат дегеніміз не? Уақыт бірлігінде атқарылатын жұмыс: $N=\frac{A}{t}$.
- 1 Вт неге тең? $1,\text{Вт}=1,\text{Дж/с}$.
- Бірқалыпты қозғалыстағы қуатты қалай табады? $N=Fv$.
- 1 Дж дегеніміз не? 1 Н күштің 1 м жолда жасайтын жұмысы.
Жаттығуларды шығарамыз
Бұл — тарау бойынша біздің авторлық жаттықтырғышымыз: оқулықта жоқ 6 есеп. Алдымен өзің шығар, содан кейін кеңес пен шешуін аш. $g=10,\text{Н/кг}$ деп ал.
Қайталауға арналған есептер
№ 1
Жұмысшы массасы 50 кг жәшікті 2 м биіктікке бірқалыпты көтереді. Ол қандай жұмыс атқарады?
Қалай ойлаймыз. Бірқалыпты көтергенде жұмысшының күші жәшіктің ауырлық күшіне тең, ал жол биіктікке тең.
Шешуі. Берілгені: $m=50,\text{кг}$, $h=2,\text{м}$. $F=mg=50\cdot10=500,\text{Н}$. $A=Fh=500,\text{Н}\cdot2,\text{м}=1000,\text{Дж}$.
Жауабы: 1000 Дж (1 кДж).
№ 2
Сорғы 1 мин ішінде 600 кг суды 5 м биіктікке көтереді. Сорғының жұмысын және қуатын тап.
Қалай ойлаймыз. Жұмыс судың ауырлық күшін биіктікке көбейткенге тең, ал қуат — жұмыстың уақытқа қатынасы.
Шешуі. $F=mg=600,\text{кг}\cdot10,\text{Н/кг}=6000,\text{Н}$. $A=Fh=6000,\text{Н}\cdot5,\text{м}=30,000,\text{Дж}$. $N=\frac{A}{t}=\frac{30,000,\text{Дж}}{60,\text{с}}=500,\text{Вт}$.
Жауабы: $A=30,\text{кДж}$, $N=500,\text{Вт}$.
№ 3
Автомобиль 72 км/сағ жылдамдықпен бірқалыпты жүріп барады, қозғалтқыш қуаты 60 кВт. Тарту күшін және қозғалтқыштың 10 мин-тағы жұмысын тап.
Қалай ойлаймыз. $N=Fv$ формуласынан $F$-ті тап; жұмысты $A=Nt$ арқылы тап.
Шешуі. Берілгені: $v=72,\text{км/сағ}=20,\text{м/с}$, $N=60,\text{кВт}=60,000,\text{Вт}$, $t=10,\text{мин}=600,\text{с}$. $F=\frac{N}{v}=\frac{60,000,\text{Вт}}{20,\text{м/с}}=3000,\text{Н}$. $A=Nt=60,000,\text{Вт}\cdot600,\text{с}=36,000,000,\text{Дж}=36,\text{МДж}$.
Жауабы: $F=3000,\text{Н}$, $A=36,\text{МДж}$.
№ 4
Қуаты 2 кВт электрқозғалтқыш 3 МДж жұмыс атқаруы керек. Ол мұны қанша уақытта орындайды?
Қалай ойлаймыз. $N=\frac{A}{t}$ формуласынан $t=\frac{A}{N}$ шығады. Приставкаларды ұмытпа.
Шешуі. Берілгені: $N=2,\text{кВт}=2000,\text{Вт}$, $A=3,\text{МДж}=3,000,000,\text{Дж}$. $t=\frac{A}{N}=\frac{3,000,000,\text{Дж}}{2000,\text{Вт}}=1500,\text{с}=25,\text{мин}$.
Жауабы: 1500 с (25 мин).
№ 5
Екі бала бірдей қапты екінші қабатқа көтерді: біріншісі 20 с-та, екіншісі 40 с-та. Олар бірдей жұмыс атқарды ма? Кімнің қуаты көп және неше есе?
Қалай ойлаймыз. Жұмыс бірдей (күш те, жол да бір). Қуат — жұмыстың уақытқа қатынасы.
Шешуі. Жұмыс бірдей: $A_1=A_2=A$. Қуаттары: $N_1=\frac{A}{20}$, $N_2=\frac{A}{40}$. Қатынасы $\frac{N_1}{N_2}=\frac{40}{20}=2$.
Жауабы: жұмыс бірдей; бірінші баланың қуаты 2 есе көп.
№ 6
Қыз мектеп дәлізімен портфельді тұрақты биіктікте ұстап, тегіс жермен көтеріп барады. Портфельге әсер ететін ауырлық күші жұмыс жасай ма? Неге?
Қалай ойлаймыз. Ауырлық күшінің бағытын қозғалыс бағытымен салыстыр.
Жауап үлгісі. Ауырлық күші төмен бағытталған, ал портфель көлденең қозғалады. Күш орын ауыстыруға перпендикуляр, сондықтан оның жұмысы нөлге тең. Қол портфельді жоғары қарай ұстап тұр, бұл күш те қозғалысқа перпендикуляр, демек, оның жұмысы да нөлге тең.
Жауабы: жоқ, ауырлық күшінің жұмысы нөлге тең: күш орын ауыстыруға перпендикуляр.
Жадынама
- $1,\text{Дж}=1,\text{Н}\cdot\text{м}$, $1,\text{Вт}=1,\text{Дж/с}$.
- $1,\text{кДж}=10^{3},\text{Дж}$, $1,\text{МДж}=10^{6},\text{Дж}$, $1,\text{кВт}=10^{3},\text{Вт}$.
- Қоймай тұрып, бәрін ХБЖ-ға аудар.