Strona główna
Fizyczny
Formuła praca, jednostki, przykłady, ćwiczenia

Fizyczny

Formuła praca, jednostki, przykłady, ćwiczenia

On stanowisko W fizyce jest to przeniesienie energii, która wykonuje siłę, gdy obiekt, na którym działa, porusza się. Matematycznie przybiera kształt produktu skalarnego między wektorami siły F i przemieszczenie S.

A ponieważ skalar produktu między dwoma prostopadłowymi wektorami jest zerowy, zdarza się, że siły, które tworzą 90º z przemieszczeniem, nie działają, zgodnie z definicją, ponieważ:

W = F ● S = F⋅ s⋅ cos θ

Gdzie W oznacza pracę, dla angielskiego słowa Praca.

Zaletą zdefiniowania pracy jest to, że jest to skalar, to znaczy nie ma kierunku ani znaczenia, tylko moduł i odpowiednia jednostka. Ułatwia to wykonywanie obliczeń obejmujących zmiany energii spowodowane działaniem sił.

Grawitacja i tarcie kinetyczne to przykłady sił, które często pracują nad poruszającymi się przedmiotami. Kolejną wspólną siłą jest normalna, która ćwiczy powierzchnię, ale w przeciwieństwie do nich, nigdy nie działa na obiektach, ponieważ jest prostopadle do przemieszczenia.

Kiedy ciało spada swobodnie, Gravity wykonuje pozytywną robotę na telefonie komórkowym, powodując, że zwiększa swoją prędkość podczas upadku. Z drugiej strony kinetyczne śmieci.

[TOC]

Formuły i poszczególne przypadki

Praca jest obliczana przez:

W = F ● S

To wyrażenie jest ważne dla stałych sił i zgodnie z definicją produktu skalarnego jest równoważne:

W = f. S. cos θ

Gdzie θ jest kątem między wytrzymałością a przesunięciem. Wynika z tego, że tylko te siły, które mają element w kierunku przesunięcia, mogą działać na ciele.

I oczywiste jest również, że jeśli nie ma ruchu, nie ma też pracy.

Co do znaku, praca może być pozytywna, negatywna lub zerowa. W przypadku, gdy siła ma komponent równolegle do ruchu, znak pracy zależy od wartości cos θ.

Istnieją pewne szczególne przypadki, które warto rozważyć:

Gdy siła jest równoległa do przemieszczenia, kąt między F I S Jest to 0º, dlatego praca wykonana siłą jest dodatnia, a jej wartość jest maksymalna:

Może ci służyć: Orionaids: pochodzenie, cechy, kiedy i jak je obserwować

W = f⋅s cos 0º = f⋅s

Jeśli siła sprzeciwia się przesunięciu, to kąt między F I S Jest 180º, praca wykonana przez F jest ujemna i jest minimalna:

W = f⋅s cos 180º = -F⋅S

Wreszcie, istnieje przypadek wspomniany powyżej: jeśli kąt utworzony przez F I S Jest 90º, ponieważ cos 90º = 0, praca jest zerowa:

W = f⋅s cos 90º = 0

Praca wykonana przez siły zmienne

Czasami przyłożona siła nie jest stała; W takim przypadku musisz odwołać się do obliczeń, aby znaleźć wykonaną pracę. Po pierwsze, określony jest różnica w pracy DW, wykonana na nieskończonym przemieszczeniu DS:

DW = F⋅DS

Aby znaleźć wartość całkowitej pracy wykonanej przez tę siłę, gdy obiekt waha się od punktu A do punktu B, konieczne jest zintegrowanie obu stron, takiego:

$W=\int_A^B\mathbfF\cdot d\mathbfs$

Jednostki robocze

Jednostką do pracy w systemie międzynarodowym jest Joule, skrócony J. Jednostka bierze swoją nazwę od angielskiego fizyka Jamesa Prescott Joule, pioniera w badaniu termodynamiki.

Z równania pracy Joule jest zdefiniowany jako 1 Newton na metr:

1 j = 1 n⋅m

Jednostki w systemie brytyjskim

Praca odpowiada jednostce Libra-fuerza x pie, Czasami nazywany Fire-Fuerza stopa. Jest to również jednostka energii, ale musimy pamiętać, że praca wykonana na ciele zmienia jego stan energetyczny, a zatem praca i energia są równoważne. Nic dziwnego, że mają te same jednostki.

Równoważność między walczącą stopą a Joule jest następująca:

1 funt stopy = 1 35582 J

Dobrze znana jednostka do pracy i energii, szczególnie dla zakresu chłodzenia i klimatyzatorów, jest BTU lub Brytyjska jednostka termiczna.

1 BTU równa się 1055 J i 778.169 PIE WABRA-FUERAZA.

Inne jednostki do pracy

Istnieją inne jednostki do pracy, które są używane w określonych obszarach fizyki i inżynierii. Wśród nich mamy:

Erg

Oznaczone jako erg, Jest to jednostka pracy w układzie cegesimalnym i jest równoważna 1 dinaliwki lub 1 x 10^-7 J.

Elektron-wolt

W skrócie EV, jest powszechnie stosowany w fizyce cząstek i jest definiowany jako energia uzyskana przez elektron, gdy przesuwa się przez różnicę potencjałową 1 v.

Może ci służyć: względna prędkość: koncepcja, przykłady, ćwiczenia

Kilovatio-Hora (KWH)

Często pojawia się w paragonach spółek energii elektrycznej. Jest to praca opracowana przez 1 godzinę przez źródło, którego moc wynosi 1 kW, równoważna 3.6 x 10⁶ J.

Kaloria

Zwykle jest to związane z energią żywności, chociaż w rzeczywistości kontekst ten odnosi się do Kilocaloria, to znaczy 1000 kalorii. W rzeczywistości istnieje kilka jednostek, które otrzymują tę nazwę, więc kontekst musi być bardzo dobrze określony.

Równoważność między Joule a 1 Kaloria termochemiczna Jest:

1 kalorie = 4.1840 J

Przykłady pracy

Promocja i zejście z obiektów

Kiedy ciała schodzą, albo pionowo, albo przez rampę, waga wykonuje pozytywną pracę, sprzyjając ruchowi. Z drugiej strony, pod warunkiem, że obiekt wznosi się, grawitacja wykonuje pracę negatywną.

Ładunki punktualne na polach elektrycznych

Jednolite pole elektryczne działa na punktu, które porusza się w środku. W zależności od pola i znaku obciążenia, praca ta może być ujemna lub dodatnia.

Tarcie między powierzchniami

Tarcie kinetyczne między powierzchniami zawsze wykonuje negatywne prace nad obiektem, który się porusza.

Pchnij i rzucaj

Push to siła, która porusza obiekt czegoś. Rzucanie to siła, która zbliża obiekt.

Siła w koło pasowym

Koło pasowe to system używany do przesyłania siły z jednego z jej końca. W prostym koło pasowym, aby podnieść obciążenie, musimy zastosować siłę równą oporu wywieranego przez obiekt.

Normalne siły lub wsparcie

Normalny, jak wskazano wcześniej, wykonuje zerowe zadanie, gdy obiekt podtrzymywany na powierzchni porusza się na nim, nawet jeśli powierzchnia nie jest płaska lub jeśli jest nachylona.

Siła magnetyczna

Kolejną siłą, która wykonuje zerową pracę, jest siła magnetyczna, która wywiera jednolite pole na obciążoną cząsteczkę, które wpływa na to prostopadle. Ruch cząstek okazuje się być jednolitym ruchem okrągłym, z siłą w kierunku promieniowym. Ponieważ przemieszczenie jest prostopadłe do siły, nie działa na obciążeniu.

Obiekty związane z liną

Lina nie działa również na zawieszonym wahadle, ponieważ napięcie w nim jest zawsze prostopadłe do przemieszczenia ciasta.

Może ci służyć: równomiernie przyspieszony ruch prostoliniowy: Charakterystyka, formuły

Satelity na orbicie

Grawitacja nie działa na okrągłym satelicie orbity, z tego samego powodu, co poprzednie przypadki: przemieszczenie jest prostopadłe.

System masowy

W systemie masowym, siła F To wywiera sprężynę na ciasto, ma wielkość F = kx, Gdzie k To jest stała sprężyna i X Twoja kompresja lub wydłużenie. Jest to zmienna siła, dlatego wykonana praca zależy od faktu, że sprężyna jest rozciągana lub kurczona.

Ćwiczenie rozwiązane

Poniższy wykres pokazuje pracę wykonaną przez zmienną siłę F_X To zależy od pozycji X. To jest siła wywierana przez młot na gwóźdź. Pierwsza część to siła użyta do gwoździ do najdelikatniejszego odcinka ściany, a druga do zakończenia zatonięcia paznokcia.

Ile pracy musi wykonać młotek, aby paznokcie tonie w sumie 5 cm na ścianie?

Wykres dla siły wywieranej przez młot podczas uderzenia w paznokcie. Źródło: Giambattista, a. Fizyka.

Rozwiązanie

Siła wywierana przez młot jest zmienna, ponieważ wymagana jest mniejsza intensywność (50 N).2 cm w miękkiej części ściany, podczas gdy w najtrudniejszej części 120 n jest precyzyjne, aby paznokcie tonie do 5 cm głębokości, jak pokazuje wykres.

W takim przypadku praca jest integralną częścią: