Η εργασία στη φυσική είναι μια τιμή που βρίσκεται πολλαπλασιάζοντας τη μονάδα της δύναμης που κινεί το σώμα με την απόσταση που έχει μετακινηθεί. Στο άρθρο, θα εξετάσουμε λεπτομερώς τις καταστάσεις όταν το σώμα κινείται και παραμένει ακίνητο. Ας μάθουμε τον τύπο του έργου και τις μονάδες μέτρησής του.
Δυνάμεις που δρουν σε ένα σώμα
Ας φανταστούμε ότι έχουμε ένα νήμα πάνω στο οποίο αιωρείται ένα σώμα. Από την πλευρά του νήματος, η ελαστική δύναμη του νήματος επενεργεί πάνω του, ας το συμβολίσουμε F. Το σώμα είναι ακίνητο, ας πούμε ότι συνδέσαμε το νήμα σε ένα τρίποδο. Είναι απαραίτητο να κάνουμε κάτι για να διατηρηθεί αυτή η κατάσταση επ' αόριστον; Οχι. Αν και υπάρχει μια δύναμη που ασκείται στο σώμα, αυτό δεν κινείται.
Εργασία στη φυσική - τι είναι; Πριν απαντήσετε σε αυτήν την ερώτηση, εξετάστε την κατάσταση. Ας υποθέσουμε ότι ένα σώμα κινείται, αλλά δεν ασκούνται δυνάμεις πάνω του. Για παράδειγμα, αν είναι μια μπάλα σε πολύ μακρινό διάστημα, μακριά από όλα τα αστέρια και τους γαλαξίες. Τότε η δύναμη της έλξης τους θα είναι αμελητέα. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα.
Το σώμα έχει μετακινηθεί μια ορισμένη απόσταση s, αλλά δεν υπάρχει δύναμη (F=0). Είναι αναγκαίονα κάνετε κάποια ενέργεια για να διατηρήσετε το σώμα σε κίνηση; Οχι. Αυτή η κατάσταση μπορεί να διατηρηθεί επ' αόριστον. Πρόκειται για ομοιόμορφη ευθύγραμμη κίνηση απουσία δυνάμεων που δρουν στο σώμα.
Δύναμη που παράγει μηχανικό έργο
Και τώρα η κατάσταση είναι ριζικά διαφορετική. Θα σηκώσουμε την ίδια μπάλα. Μια δύναμη δρα πάνω του, εφαρμόζεται στο σώμα από την πλευρά του σχοινιού. Δηλώνουμε το μέγεθος της κίνησης της μπάλας με το γράμμα s, και τη δύναμη - F. Θα ανέβει η ίδια η μπάλα; Όχι, κάτι πρέπει να το σηκώσει. Για παράδειγμα, ένας ηλεκτροκινητήρας πρέπει να λειτουργεί κάπου. Αλλά για να λειτουργήσει, πρέπει να πέσει νερό από το φράγμα, το οποίο οδηγεί στην περιστροφή του στροβίλου στον οποίο είναι συνδεδεμένη η γεννήτρια. Μέσω του ηλεκτρικού αγωγού, η ενέργεια πρέπει να μεταδίδεται στον κινητήρα και πρέπει να λειτουργεί και να σηκώνει το φορτίο. Δηλαδή, η κίνηση δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί από μόνη της.
Οι φυσικοί λένε ότι στις δύο πρώτες περιπτώσεις η δύναμη δεν κάνει μηχανικό έργο. Στην τρίτη περίπτωση, η δουλειά γίνεται. Από τι παράγεται; Δύναμη ΣΤ. Στη φυσική, το έργο είναι μια ποσότητα. Και αν ναι, τότε μπορεί να αλλάξει πάνω-κάτω. Είναι εύκολο να μαντέψει κανείς ότι αν η δύναμη αυξηθεί και το σώμα μετακινηθεί στην ίδια απόσταση, τότε το έργο αυτής της δύναμης θα είναι μεγαλύτερο. Πώς μπορεί να αυξηθεί η δύναμη; Για παράδειγμα, το να πάρεις μια μπάλα είναι δύο φορές πιο δύσκολο. Τότε η δουλειά θα διπλασιαστεί. Επομένως, το έργο που εκτελείται από μια δύναμη είναι ανάλογο με το μέγεθος της δύναμης. Αυτός είναι ο νόμος.
Τύπος μηχανικής εργασίας
Ας φανταστούμε ότι πρέπει να σηκώσουμε την ίδια μπάλα όχι κατά 50 cm, αλλά κατά 100 cm.κάντε τη δουλειά για να το σηκώσετε πρώτα στο πρώτο μισό της απόστασης και μετά στο δεύτερο. Κάθε φορά θα γίνεται η ίδια δουλειά, αλλά η συνολική εργασία θα είναι διπλάσια. Αυτό σημαίνει ότι η εργασία είναι ευθέως ανάλογη με την απόσταση που διανύει το σώμα. Επομένως, οι φυσικοί συμφώνησαν να υποδηλώσουν την τιμή του Fs με το γράμμα Α και να το ονομάσουν έργο δύναμης. Η έκφραση Fs θα είναι ευθέως ανάλογη με τη δύναμη και τη μετατόπιση του σώματος.
A=Fs είναι ο τύπος για την εργασία στη φυσική. A είναι η επιθυμητή τιμή της δύναμης που εφαρμόζεται στο σώμα και s είναι η διαδρομή που διανύει το σώμα. Ωστόσο, υπάρχουν περιπτώσεις που ασκείται δύναμη στο σώμα, αλλά δεν κινείται. Στην τρίτη μας περίπτωση, το σώμα κινείται προς την ίδια κατεύθυνση που ασκείται η δύναμη. Επομένως, θα ήταν πιο ακριβές να πούμε ότι s είναι η μετατόπιση του σώματος προς την κατεύθυνση της δύναμης. Ας διατυπώσουμε έναν ορισμό: εργασία στη φυσική είναι μια ποσότητα ίση με το γινόμενο του συντελεστή δύναμης και της μετατόπισης του σώματος προς την κατεύθυνση της δύναμης.
Μονάδες μέτρησης
Ας δούμε τον καθοριστικό τύπο A=Fs. [A]=Nm=J. Το N είναι νεύτονα, το J είναι τζάουλ. Πώς να καταλάβετε τι είναι 1 joule; Ας σχεδιάσουμε ένα διάγραμμα που δείχνει μια δύναμη να κάνει έργο ενός joule.
Το σχήμα δείχνει την αρχική και την τελική θέση του σώματος. Το μετακινήσαμε σε απόσταση 1 μ. Κατά την κίνηση ασκήθηκε στο σώμα δύναμη ενός Newton. A \u003d 1 N1 m \u003d 1 J. Δηλαδή, ένα joule είναι το έργο που εκτελείται από μια δύναμη ενός Newton όταν ένα σώμα κινείται σε απόσταση 1 m προς την κατεύθυνση της δύναμης.
Ένα joule είναι μια μικρή ποσότητα εργασίας. Να σηκώσει1 κιλό βάρος ανά 10 cm, πρέπει να κάνετε εργασία σε 1 joule. Για να το ανεβάσετε σε ύψος μέτρου, πρέπει να κάνετε εργασία 10 τζάουλ. Αν μιλάμε για τη δουλειά των γερανών, σηκώνουν τόνους κατά δεκάδες μέτρα. Επομένως, χρησιμοποιούνται και άλλες μονάδες μέτρησης της εργασίας: kilojoules, megajoules κ.λπ. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10 ^ 6 J. Ο δείκτης του ρολογιού τοίχου τίθεται σε κίνηση από τον κινητήρα. Λειτουργεί πολύ λιγότερο από ένα joule. Μετριέται σε millijoules. 1 mJ=0,001 J. Υπάρχουν και microjoules. 1 μJ=110^-6 J.
