~ 第八章 ~ 功與能

~第八章~功與能 8-1 功及其單位 8-2 功率及其單位 8-3 動能與位能 8-4 能量不滅定律 8-5 能的損失及機械效率

8-1 功及其單位 8-1 功及其單位 • 功 • 當一物體沿著施力的方向作直線運動時，作用力的大小與物體之運動位移的乘積，稱為這個作用力對物體作功。

8-1 功及其單位 8-1 功及其單位 • 若作用力與位移之方向不一致時，則作用力作用於物體上的功，應為作用力之有效力與物體位移的乘積。

8-1 功及其單位 8-1 功及其單位 • 若Ɵ =0°時，cos Ɵ =1，即作用力之方向與位移一致。 • 若 0°＜ Ɵ＜ 90°時，0 ＜ cos Ɵ＜ 1，則作用力對物體作正功。 • 若Ɵ = 90°時，cos Ɵ =0，即作用力與位移垂直，此時作用力不作功。 • 若 90°＜ Ɵ＜ 180°時， 1 ＜ cos Ɵ＜ 0，則作用力對物體作負功。 • 若Ɵ = 180°時，cos Ɵ = 1，即作用力之方向與位移相反，如摩擦力所作的功。 • 功是純量。功雖有正負之分，但此正負之分並非指功之方向。 • 若有數個力同時作用於物體上時，此物體所得之功為所有力之合力與其位移之乘積。 • 單位換算： • 1J(焦耳) = 107erg(爾格) • 1g-cm = 980erg • 1kg-m = 9.8J

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8-2 功率及其單位 8-2 功率及其單位 • 功率 • 單位時間所作的功，即稱為功率。

8-2 功率及其單位 8-2 功率及其單位 • 在工程應用上，我們習慣用馬力來作為功率的單位。 • 1 公制馬力 (PS) 是指每秒作功 75kg-m。 • 1 英制馬力 (HP) 則為每秒作功 550 ft-lb。 • 其單位換算如下： • 1PS = 75kg-m/sec = 736W • 1HP = 550 ft-lb/sec = 746W

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8-3 動能與位能 8-3 動能與位能 • 能 • 凡物體具有作功的本領者，則此物體具有能。 • 能與功之單位相同，絕對單位之 MKS 制中均以焦耳為其單位。 • 機械能又分為動能及位能兩種。 • 運動中的物體，具有作功的能力，這種運動中的物體所具有的能量，稱為動能。

8-3 動能與位能 8-3 動能與位能 • 動力位能 • 物體因位置改變所具有的能即為重力位能。

8-3 動能與位能 8-3 動能與位能 • 彈力位能 • 因形狀改變所具有的能量，稱為彈性位能。

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8-4 能量不滅定律 • 能量不滅定律 • 在一個系統中，能量的總量是不會改變的。能量可以轉換成另一種形式，或是由某處轉移到另一處，但是在整個系統中的能量總和是維持不變的。 • 機械能不滅定律 • 若在整個系統中，只考慮機械能，也就是只考慮動能與位能，而不予考慮摩擦時，則稱為機械能不滅定律。

8-4 能量不滅定律 8-4 能量不滅定律 8- 9

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8-5 能的損失及機械效率 8-5 能的損失及機械效率 • 能的損失 • 各種機械於運轉過程中，由於各機件接觸面間的摩擦力，會消耗一些能量，使得輸入的能量，無法完全有效利用使其作功，這種音機械運轉而消耗的能量，稱為能的損失。

8-5 能的損失及機械效率 8-5 能的損失及機械效率 • 機械效率 • 機械輸出之功(或功率)與輸入機械之能(或功率)的比值，稱為機械效率。 • 若有數個不同機械之組合，其總機械效率為各個機械之機械效率的連乘積。

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