Praca w fizyce to wartość, którą można znaleźć, mnożąc moduł siły poruszającej ciało przez odległość, którą przebyło. W artykule szczegółowo przyjrzymy się sytuacjom, w których ciało porusza się i pozostaje w bezruchu. Poznajmy formułę pracy i jej jednostki miary.
Siły działające na ciało
Wyobraźmy sobie, że mamy nitkę, na której zawieszone jest ciało. Od strony nici działa na nią siła sprężystości nici, oznaczmy ją jako F. Ciało jest nieruchome, powiedzmy, że przyczepiliśmy nitkę do statywu. Czy trzeba coś zrobić, aby utrzymać ten stan w nieskończoność? Nie. Chociaż na ciało działa siła, ono się nie porusza.
Praca w fizyce - co to jest? Zanim odpowiesz na to pytanie, zastanów się nad sytuacją. Załóżmy, że ciało się porusza, ale nie działają na nie żadne siły. Na przykład, jeśli jest to kula w dalekiej przestrzeni kosmicznej, z dala od wszystkich gwiazd i galaktyk. Wtedy siła ich przyciągania będzie znikoma. Narysuj diagram.
Ciało przeszło pewną odległość s, ale nie ma siły (F=0). Czy to koniecznepodjąć jakiekolwiek działania, aby utrzymać ciało w ruchu? Nie. Ten stan może być utrzymywany w nieskończoność. Jest to jednostajny ruch prostoliniowy przy braku sił działających na ciało.
Wymuszanie pracy mechanicznej
A teraz sytuacja jest zupełnie inna. Podbijemy tę samą piłkę. Działa na nią siła, jest przyłożona do ciała od strony liny. Wielkość ruchu piłki oznaczamy literą s, a siła - F. Czy sama piłka się podniesie? Nie, coś musi to podnieść. Na przykład silnik elektryczny musi gdzieś działać. Ale żeby to zadziałało, woda musi spadać z tamy, co prowadzi do obracania się turbiny, do której podłączony jest generator. Poprzez linię energetyczną energia musi być przekazywana do silnika, który musi pracować i podnosić ładunek. Oznacza to, że ruch nie może zostać zrealizowany sam.
Fizycy twierdzą, że w dwóch pierwszych przypadkach siła nie działa mechanicznie. W trzecim przypadku praca jest zakończona. Co to jest produkowane? Siła F. W fizyce praca to ilość. A jeśli tak, to może się zmieniać w górę iw dół. Łatwo się domyślić, że jeśli siła wzrośnie, a ciało przesunie się na tę samą odległość, to praca tej siły będzie większa. Jak można zwiększyć siłę? Na przykład wzięcie piłki jest dwa razy trudniejsze. Wtedy praca się podwoi. Dlatego praca wykonana przez siłę jest proporcjonalna do wielkości siły. Takie jest prawo.
Formuła pracy mechanicznej
Wyobraźmy sobie, że musimy podnieść tę samą piłkę nie o 50 cm, ale o 100 cm.wykonaj pracę, aby podnieść go najpierw do pierwszej połowy odległości, a następnie do drugiej. Za każdym razem zostanie wykonana ta sama praca, ale łączna praca będzie dwa razy większa. Oznacza to, że praca jest wprost proporcjonalna do przebytej przez organizm odległości. Dlatego fizycy zgodzili się oznaczyć wartość Fs literą A i nazwać to działaniem siły. Wyrażenie Fs będzie wprost proporcjonalne do siły i przemieszczenia ciała.
A=Fs to wzór do pracy w fizyce. A to pożądana wartość siły przyłożonej do ciała, a s to droga przebyta przez ciało. Zdarzają się jednak sytuacje, w których na ciało działa siła, ale ono się nie porusza. W naszym trzecim przypadku ciało porusza się w tym samym kierunku, w którym działa siła. Dlatego bardziej trafne byłoby stwierdzenie, że s jest przemieszczeniem ciała w kierunku siły. Sformułujmy definicję: praca w fizyce to wartość równa iloczynowi modułu siły i przemieszczenia ciała w kierunku siły.
Jednostki miary
Przyjrzyjmy się formule definiującej A=Fs. [A]=Nm=J. N to niutony, J to dżule. Jak zrozumieć, co to jest 1 dżul? Narysujmy diagram przedstawiający siłę wykonującą pracę jednego dżula.
Rysunek przedstawia początkową i końcową pozycję ciała. Przesunęliśmy go na odległość 1 m. Podczas ruchu do ciała przyłożono siłę jednego niutona. A \u003d 1 N1 m \u003d 1 J. Oznacza to, że jeden dżul to praca wykonana przez siłę jednego niutona, gdy ciało porusza się w odległości 1 m w kierunku siły.
Jeden dżul to niewielka ilość pracy. PodnosićWaga 1 kg na 10 cm, trzeba wykonać pracę w 1 dżul. Aby podnieść go na wysokość metra, musisz wykonać pracę o wartości 10 dżuli. Jeśli mówimy o pracy dźwigów, to podnoszą tony o kilkadziesiąt metrów. Dlatego używane są również inne jednostki miary pracy: kilodżule, megadżule itp. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10 ^ 6 J. Silnik wprawia w ruch wskazówkę zegara ściennego. Działa znacznie mniej niż jeden dżul. Jest mierzony w milidżulach. 1 mJ=0,001 J. Są też mikrodżule. 1 μJ=110^-6 J.
