Энергия – удивительное явление. В мире бесконечное количество энергии. Энергия может находиться в людях и животных, в камнях и растениях, в ископаемом топливе, деревьях и воздухе, в реках и озерах. Энергия поднимает в космос ракеты, движет автомобилями, кораблями и самолетами, зажигает миллионы огней больших городов. Энергия дает нам свет, тепло, связь. И чем дальше в своем развитии продвигается человечество, тем больше ему нужно энергии.
1В основе работы двигателя внутреннего сгорания лежит открытый Лебоном эффект взрывного сгорания топливовоздушной смеси. Подожженная с искры, смесь воспламеняется, стремительно увеличиваясь в объеме, что дает возможность использовать силу расширяющихся газов для выполнения полезной работы.2Обычный двигатель внутреннего сгорания имеет один или несколько цилиндров, чаще всего их четыре. В цилиндрах находятся поршни, в верхней части головки блока цилиндров расположены клапаны, обеспечивающие подачу топливовоздушной смеси и выпуск отработанных газов.3Работа клапанов и поршней синхронизирована, что позволяет подавать горючую смесь и выпускать отработанные газы точно в нужные моменты. Поршни соединены шатунами с коленчатым валом, на который при их движении передается крутящий момент. Так как у поршней имеются верхняя и нижняя мертвые точки, на валу предусмотрен маховик, позволяющий проходить их за счет силы инерции и стабилизирующий работу поршневой группы. Коленвал закрыт снизу картером.4Горючая смесь нужного состава создается в карбюраторе. При нажатии на педаль газа смесь становится более богатой, при ее отпускании – бедной. Соответственно, увеличивается или уменьшается развиваемая двигателем сила. Чтобы исключить попадание в цилиндры двигателя пыли, поступающий воздух проходит через фильтр. Фильтруется и топливо, освобождаясь от возможных частиц.5Поджигается горючая смесь при вкручиваемых в верхнюю часть цилиндров свечей зажигания, на которые в нужные моменты подается высокое напряжение. Работа поршней и зажигания точно синхронизирована, поэтому поджог топливовоздушной смеси происходит в строго выверенный момент, в верхней мертвой точке. За счет давления воспламенившейся смеси поршень двигается вниз, совершая полезную работу. На его обратном движении происходит выдавливание отработавших газов через открывшийся выпускной клапан, затем поршень снова идет вниз, при этом цилиндр заполняется топливовоздушной смесью. Очередной ход поршня вверх сжимает и нагревает горючую смесь, затем она поджигается, и весь четырехтактный цикл снова повторяется.6На современных двигателях используется непосредственный впрыск топлива в цилиндры через форсунки, его подача контролируется электроникой. Это позволяет экономно расходовать топливо и увеличивает надежность двигателя.7Одной из разновидностей двигателей внутреннего сгорания являются дизели, не имеющие свечей зажигания. Воспламенение топлива в них происходит за счет сжатия поршнем топливной смеси в цилиндре. Для запуска дизельного двигателя необходимо его прокрутить, что достигается использованием электрического или бензинового стартера. Достоинством дизеля является высокая развиваемая мощность и возможность его работы на разных сортах топлива. Кроме того, такие двигатели менее пожароопасны, так как дизельное топливо воспламеняется гораздо хуже бензина.
Рассмотрим два участка движения тела. Участок 1 - наклонный. Участок 2 - горизонтальный. На участке 1 выберем направление оси х вдоль наклонной поверхности вниз, оси у - перпендикулярно наклонной поверхности вверх. На тело действуют три силы: вес (направлена вертикально вниз, раскладывается на две составляющие по осям х - в полож.направлении и у-в отриц.направлении), норм.реакция опоры (направлена перпендикулярно к накл.поверхности вверх, т.е. в полож.направлении оси у), трения (направлена в отриц.направлении по оси х). Проекция веса тела на ось у полностью уравновешена реакцией опоры, т.е. ускорение вдоль у равно 0. Тогда N=m*g*cos(alfa). ВДоль оси х 2-закон Ньютона выглядит так: m*g*sin(alfa)-μ*N=m*a. Учитывая выражение для реакции опоры, получим: m*g*sin(alfa)-μ*m*g*cos(alfa)=m*a. Сократим на m: g*sin(alfa)-μ*g*cos(alfa)=a. Исходим из того, что тело начало движение из состояние покоя. Тогда скорость в конце наклонного участка 1: V=a*t. Время движения: t=SQRT(2*l/a). L-длина наклонного участка: L=h/sin(alfe). Подставив все это в выражение для скорости , получим: V=SQRT(2*L*g*(sin(alfa)-μ*cos(alfa)). Это скорость в конце участка 1, она же есть начальная скорость на участке 2 (горизонтальном).
На участке 2 тело движется под действием тех же трех сил, только теперь осб х - горизонтальная, у - вертикальная. Таким образом, вес направлен вертикально вниз и его х-составляющая равна 0. По 2 закону нюьтона, учитвая, что вес полностью уравновешен силой реакции опоры, получим: Fтр=μ*N=μ*m*g=m*a2, где a2-ускорение (замедление) на участке 2. Отсюда :а2=μ*g. Движение на этом участке равнозамедленное. Начальная скорость известна, конечная - равна 0: 0=V-a2*t, отсюда: t=V/a2=V/(μ*g). Это время, пройденное телом до остановка на участке 2. Расстояние в случае равнозамедленного движения:L2=V*t-a2*t*t/2=V*V/(μ*g)-μ*g*(V/(μ*g)*(V/(μ*g)/2. Упростив выражение получим: L2=V*V/(2*μ*g). Подставим найденное для участка 1 выражение конечной скорости V: L2=2*L*g*(sin(alfa)-μ*cos(alfa))/(2*μ*g)=L*(sin(alfa)-μ*cos(alfa))/μ=h*(sin(alfa)-μ*cos(alfa))/(μ*sin(alfa)). В конечном преобразовании использовано выражение для длины наклонного пути, полученное при рассмотрении участка 1.
Энергия – удивительное явление. В мире бесконечное количество энергии. Энергия может находиться в людях и животных, в камнях и растениях, в ископаемом топливе, деревьях и воздухе, в реках и озерах. Энергия поднимает в космос ракеты, движет автомобилями, кораблями и самолетами, зажигает миллионы огней больших городов. Энергия дает нам свет, тепло, связь. И чем дальше в своем развитии продвигается человечество, тем больше ему нужно энергии.