Fysiikan työ on arvo, joka saadaan kertomalla kehoa liikuttavan voiman moduuli sen liikkumalla etäisyydellä. Artikkelissa tarkastellaan yksityiskohtaisesti tilanteita, joissa keho liikkuu ja pysyy liikkumattomana. Opitaan työn kaava ja sen mittayksiköt.
Kehoon vaikuttavat voimat
Kuvitellaan, että meillä on lanka, johon keho on ripustettu. Langan sivulta langan kimmovoima vaikuttaa siihen, merkitään F. Runko on liikkumaton, oletetaan, että kiinnitimme langan jalustaan. Onko tarpeen tehdä jotain tämän tilan säilyttämiseksi loputtomiin? Ei. Vaikka kehoon vaikuttaa voima, se ei liiku.
Työ fysiikassa – mitä se on? Ennen kuin vastaat tähän kysymykseen, harkitse tilannetta. Oletetaan, että keho liikkuu, mutta siihen ei vaikuta voimia. Esimerkiksi, jos se on pallo kaukana ulkoavaruudessa, kaukana kaikista tähdistä ja galakseista. Silloin heidän vetovoimansa on mitätön. Piirrä kaavio.
Keho on siirtynyt tietyn etäisyyden s, mutta voimaa ei ole (F=0). Onko se tarpeellistaryhtyä toimiin pitääkseen kehon liikkeessä? Ei. Tämä tila voidaan säilyttää loputtomiin. Tämä on tasaista suoraviivaista liikettä ilman vartaloon vaikuttavia voimia.
Mekaanisen työn pakottaminen
Ja nyt tilanne on täysin erilainen. Nostamme saman pallon. Siihen vaikuttaa voima, se kohdistuu vartaloon köyden sivulta. Merkitsemme pallon liikkeen määrää kirjaimella s ja voimaa - F. Nouseeko pallo itse? Ei, jonkun on nostettava se. Esimerkiksi sähkömoottorin täytyy toimia jossain. Mutta jotta se toimisi, veden täytyy pudota padosta, mikä johtaa sen turbiinin pyörimiseen, johon generaattori on kytketty. Voimalinjan kautta on välitettävä energiaa moottoriin, jonka on toimittava ja nostettava kuorma. Eli liikettä ei voi toteuttaa itsestään.
Fyysikot sanovat, että kahdessa ensimmäisessä tapauksessa voima ei tee mekaanista työtä. Kolmannessa tapauksessa työ on tehty. Mistä se on tuotettu? Voima F. Fysiikassa työ on määrä. Ja jos on, se voi muuttua ylös ja alas. On helppo arvata, että jos voimaa lisätään ja kehoa siirretään saman matkan, tämän voiman työ on suurempi. Miten voimaa voi lisätä? Esimerkiksi pallon ottaminen on kaksi kertaa vaikeampaa. Silloin työ kaksinkertaistuu. Siksi voiman tekemä työ on verrannollinen voiman suuruuteen. Tämä on laki.
Mekaaninen työkaava
Kuvitellaan, että samaa palloa ei tarvitse nostaa 50 cm, vaan 100 cm.tee työ nostaaksesi se ensin etäisyyden ensimmäiselle puolikkaalle ja sitten toiselle. Joka kerta tehdään sama työ, mutta kokonaistyö on kaksinkertainen. Tämä tarkoittaa, että työ on suoraan verrannollinen kehon kulkemaan matkaan. Siksi fyysikot sopivat merkitsemään Fs:n arvoa kirjaimella A ja kutsumaan sitä voiman työksi. Lauseke Fs on suoraan verrannollinen kehon voimaan ja siirtymään.
A=Fs on fysiikan työskentelyn kaava. A on kehoon kohdistetun voiman haluttu arvo ja s on kehon kulkema reitti. On kuitenkin tilanteita, joissa kehoon kohdistetaan voima, mutta se ei liiku. Kolmannessa tapauksessamme keho liikkuu samaan suuntaan kuin voimaa kohdistetaan. Siksi olisi tarkempaa sanoa, että s on kappaleen siirtymä voiman suunnassa. Muotoillaan määritelmä: työ fysiikassa on määrä, joka on yhtä suuri kuin voimamoduulin ja kehon siirtymän tulo voiman suunnassa.
Mittayksiköt
Katsotaan määrittelevä kaava A=Fs. [A]=Nm=J. N on newtoneja, J on joulea. Kuinka ymmärtää, mikä on 1 joule? Piirretään kaavio, joka esittää yhden joulen työtä tekevän voiman.
Kuvassa näkyy kehon alku- ja loppuasento. Siirsimme sen etäisyydelle 1 m. Liikkuessa kehoon kohdistettiin yhden newtonin voima. A \u003d 1 N1 m \u003d 1 J. Eli yksi joule on työ, jonka tekee yhden newtonin voima, kun kappale liikkuu 1 m:n etäisyydellä voiman suunnasta.
Yksi joule on pieni määrä työtä. Nostaa1 kg paino per 10 cm, sinun on tehtävä työ 1 joulessa. Nostaaksesi sen metrin korkeuteen, sinun on tehtävä 10 joulen työ. Jos puhumme nostureiden työstä, ne nostavat tonneja kymmenillä metreillä. Siksi käytetään myös muita työn mittayksiköitä: kilojoulea, megajoulea jne. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10 ^ 6 J. Seinäkellon osoittimen saa liikkeelle moottorilla. Se toimii paljon vähemmän kuin yksi joule. Se mitataan millijouleina. 1 mJ=0,001 J. On myös mikrojoulea. 1 μJ=110^-6 J.
