Hjemmeside
Fysisk
Formelarbeid, enheter, eksempler, øvelser

Fysisk

Formelarbeid, enheter, eksempler, øvelser

Han jobb I fysikk er det overføring av energi som utfører en styrke når gjenstanden den virker beveger seg. Matematisk tar form av skalarproduktet mellom styrkevektorene F og forskyvning s.

Og siden produktskalaren mellom to vinkelrett vektorer er null, hender det at kreftene som danner 90º med forskyvningen ikke fungerer, i henhold til definisjonen, siden:

W = F ● S = F⋅ s⋅ cos θ

Hvor W betegner arbeid, for det engelske ordet Arbeid.

Fordelen med å definere arbeidet er at det er en skalar, det vil si at den ikke har noen retning eller mening, bare modul og den respektive enheten. Dette gjør det lettere å utføre beregninger som involverer energiforandringer forårsaket av krefters handling.

Tyngdekraft og kinetisk friksjon er eksempler på krefter som ofte jobber med å flytte gjenstander. En annen vanlig kraft er den normale som utøver en overflate, men i motsetning til disse fungerer den aldri på objekter, for å være vinkelrett på forskyvning.

Når en kropp faller fritt, gjør tyngdekraften en positiv jobb på mobilen, noe som får den til å øke hastigheten mens den faller. På den annen side kinetisk rubb.

[TOC]

Formler og spesielle tilfeller

Arbeidet beregnes av:

W = F ● s

Dette uttrykket er gyldig for konstante krefter, og i henhold til definisjonen av skalarprodukt tilsvarer det:

W = f. s. cos θ

Hvor θ er vinkelen mellom styrke og forskyvning. Det følger at bare de kreftene som har en komponent i retning av forskyvning kan gjøre arbeid på et legeme.

Og det er også tydelig at hvis det ikke er noen bevegelse, er det ingen jobb heller.

Når det gjelder skiltet, kan arbeidet være positivt, negativt eller null. I tilfelle styrken har en komponent parallell med bevegelsen, avhenger tegnet på arbeidet av verdien av cos θ.

Det er noen spesielle tilfeller som er verdt å vurdere:

Når styrken er parallell med forskyvningen, er vinkelen mellom F og s Det er 0º, derfor er arbeidet utført med makt positivt og verdien er maksimal:

Kan tjene deg: Orionaids: Origins, Egenskaper, når og hvordan du kan observere dem

W = f⋅s cos 0º = f⋅s

Hvis styrken motsetter seg forskyvningen, så er vinkelen mellom F og s Det er 180º, arbeidet som er utført av F er negativt og er minimalt:

W = f⋅s cos 180º = -f⋅s

Endelig er det saken nevnt ovenfor: hvis vinkelen dannet av F og s Det er 90º, da cos 90º = 0, arbeidet er null:

W = f⋅s cos 90º = 0

Arbeid utført av variable styrker

Noen ganger er den påførte kraften ikke konstant; I så fall må du appellere til beregningen for å finne arbeidet som er gjort. For det første bestemmes en DW -arbeidsforskjell, laget på en uendelig forskyvning Ds:

DW = F⋅ds

For å finne verdien av det totale arbeidet som er utført av denne styrken når objektet spenner fra punkt A til punkt B, er det nødvendig å integrere begge sider, som dette:

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

Arbeidsenheter

Enheten for arbeid i det internasjonale systemet er Joule, forkortet J. Enheten tar navnet sitt fra den engelske fysikeren James Prescott Joule, en pioner i studiet av termodynamikk.

Fra arbeidsligningen er Joule definert som 1 Newton per meter:

1 j = 1 n⋅m

Enheter i det britiske systemet

Arbeidet tilsvarer en enhet Libra-Fuerza X Pie, Noen ganger kalt Fire-Fuerza Foot. Det er også en enhet for energi, men vi må huske at arbeidet som er utført på en kropp endrer energitilstanden, og at arbeid og energi derfor er likeverdige. Det er ikke overraskende at de har de samme enhetene.

Ekvivalensen mellom den dunkende foten og Joule er som følger:

1 pund-gjerde fot = 1 35582 j

En kjent enhet for arbeid og energi, spesielt for omfanget av kjøling og klimaanlegg er BTU eller Britisk termisk enhet.

1 BTU tilsvarer 1055 J og 778.169 PIE LIBRA-FUERZA.

Andre enheter for arbeid

Det er andre enheter for arbeid som brukes i spesifikke områder av fysikk og ingeniørfag. Blant dem har vi:

Erg

Betegnet som erg, Det er arbeidsenheten i cegesimalsystemet og tilsvarer 1 Dina⋅cm eller 1 x 10^-7 J.

Elektron-volt

Forkortet EV, det brukes ofte i partikkelfysikk og er definert som energien som er anskaffet av et elektron når det beveger seg gjennom en potensiell forskjell på 1 V.

Kan tjene deg: Relativ hastighet: konsept, eksempler, øvelser

Kilovatio-Hora (KWh)

Ofte vises i kvitteringen av elektrisitetsselskaper. Det er arbeidet som er utviklet i 1 time av en kilde hvis kraft er 1 kW, tilsvarer 3.6 x 10⁶ J.

Kalori

Det er vanligvis relatert til matenergi, selv om denne konteksten i virkeligheten refererer til en Kilocaloria, det vil si 1000 kalorier. Det er faktisk flere enheter som mottar dette navnet, så konteksten må spesifiseres veldig bra.

Ekvivalensen mellom Joule og 1 Termokjemisk kalori er:

1 kalori = 4.1840 J

Arbeidseksempler

Promotering og nedstigning av objekter

Når kroppene går ned, enten vertikalt eller med en rampe, gjør vekten positivt arbeid, og favoriserer bevegelsen. På den annen side, forutsatt at et objekt stiger opp, gjør tyngdekraften negativt arbeid.

Punktlige avgifter i elektriske felt

Et enhetlig elektrisk felt fungerer på en punktlig belastning som beveger seg inne. Avhengig av feltet og tegnet på belastningen, kan dette arbeidet være negativt eller positivt.

Friksjon mellom overflater

Kinetisk friksjon mellom overflater gjør alltid negativt arbeid med objektet som beveger seg.

Skyv og kast

Push er en kraft som beveger et objekt av noe. Kasting er en styrke som gjør et objekt nærmere.

Styrke i en remskive

En remskive er et system som brukes til å overføre en kraft fra en av dens ender. I en enkel remskive, for å heve belastningen, må vi bruke en kraft som er lik motstanden som utøver av objektet.

Normale krefter eller støtte

Den normale, som indikert før, gjør en nulljobb når et objekt støttes på en overflate beveger seg på den, selv om overflaten ikke er flat, eller hvis den er tilbøyelig.

Magnetisk kraft

En annen styrke som gjør nullarbeid er den magnetiske kraften som utøver et ensartet felt på den lastede partikkelen som vinkelrett påvirker den. Partikkelbevegelsen viser seg å være en ensartet sirkulær bevegelse, med kraft i radiell retning. Siden forskyvningen er vinkelrett på kraft, fungerer den ikke på belastningen.

Gjenstander bundet til et tau

Et tau fungerer heller ikke på en suspendert pendel, siden spenningen i det alltid er vinkelrett på forskyvningen av deigen.

Kan tjene deg: jevn akselerert rettlinjet bevegelse: egenskaper, formler

Satellitter i bane

Tyngdekraften fungerer ikke på en sirkulær bane -satellitt, av samme grunn som de tidligere tilfellene: den er vinkelrett på forskyvning.

Massetanleggssystem

I et massefengslingssystem, styrken F som utøver våren på deigen har størrelsesorden F = kx, hvor k Det er fjærkonstanten og x Din komprimering eller forlengelse. Det er en variabel kraft, derfor avhenger arbeidet som er utført av at våren er strukket eller krymper.

Trening løst

Følgende graf viser arbeidet utført av en variabel kraft F_x Det avhenger av stillingen x. Dette er kraften som utøves av en hammer på en spiker. Den første delen er kraften som brukes til å spikre på den mykeste delen av veggen og den andre som avsluttet å synke neglen.

Hvor mye arbeid må hammeren gjøre slik at neglen synker totalt 5 cm på veggen?

Graf for kraften som utøves av hammeren når du treffer neglen. Kilde: Giambattista, a. Fysikk.

Løsning

Kraften som utøves av hammeren er variabel, siden mindre intensitet (50 n) er påkrevd for å synke 1.2 cm i den myke delen av veggen, mens i den vanskeligste delen er 120 N presise for å få neglen til å synke opp til 5 cm dyp, da grafen viser.

I dette tilfellet er arbeidet integralet: