A munka képlete W = F x S, ahol F az erő és S az objektum megtett távolsága. Ez a munka egy tárgy energia-különbségének felhasználásával is meghatározható.
Gyakran halljuk az "erőfeszítés" kifejezést a mindennapi életben. Általában az ember erőfeszítéseket tesz annak érdekében, hogy megszerezze, amit akar.
De nyilvánvalóan az erőfeszítéseket a tudomány is pontosabban a fizika területén magyarázza. Ezért nézzük meg közelebbről az úgynevezett munkát fizika szempontjából.
Erőfeszítés
Meghatározás
"Alapvetően az erőfeszítés egy objektumon vagy rendszeren végrehajtott művelet vagy művelet a rendszer állapotának megváltoztatására."
Az üzleti téma olyasmi, ami mindennapos, és ezt gyakran a mindennapi életben végezzük.
Például egy vízzel töltött vödör mozgatásakor arra törekszünk, hogy a vödör az eredeti helyéről elmozduljon.
Üzleti képlet
Matematikailag a munkát az objektumra ható erő és annak elmozdulásának szorzataként határozzuk meg.
W = F. Δ s
Ha integrálokról tanult, a távolság elmozdulása az erő hatására folyamatosan változó grafikon. Így felírható az üzleti képlet egyenlete
Információ:
W = munka (joule)
F = erő (N)
Δs = távolságkülönbség (m)
Mint tudjuk, az erő és a távolság vektormennyiség. Erőfeszítés az eredmény szorzópont erő és távolság között, ezért a vektor-komponenseket ugyanabba az irányba kell szoroznunk. További részletekért nézzük meg az alábbi képet.
A fenti képen az illető F erővel egy dobozhoz kötött kötelet húz és an szöget képez. Ezután a doboz elmozdul s irányba.
Tekintettel arra, hogy a munka a pontok szorzata, az erő, amelyet meg lehet szorozni a távolsággal, az x tengelyre ható erő. Ezért a munka képlete így írható
W = F cos θ. s
ahol θ a kötél és a doboz síkja közötti szög.
Általában az általunk gyakran említett erőfeszítés csupán abszolút értéke. A munka azonban lehet pozitív és negatív, vagy akár nulla is.
A munka negatívnak mondható, ha a tárgy vagy rendszer az erő ellen vagy könnyebben dolgozik, ha az erő és annak elmozdulása ellentétes irányba mutat.
Eközben, ha az erő és az elmozdulás ugyanabban az irányban van, a munka pozitív lesz. Ha azonban az objektum nem változik állapotváltozáson, az erőfeszítés nulla.
Olvassa el még: Az 1945-ös alkotmány szisztematikája (teljes) a módosítások előtt és utánEnergia
Mielőtt további megbeszéléseket folytatnánk az üzletről, előre meg kell tudnunk az erőfeszítés partnerét, nevezetesen az energiát.
A munka és az energia elválaszthatatlan egység. Az erőfeszítés ugyanis egyfajta energia.
"Alapvetően az energia a munka képessége."
Mivel egy vödröt mozgatunk, energiára van szükségünk ahhoz, hogy a vödör elmozdulhasson.
Az energiát szintén két típusba sorolják, nevezetesen a potenciális energiába és a mozgási energiába.
Helyzeti energia
Alapvetően a potenciális energia egy tárgy által birtokolt energia, amikor egy tárgy nem mozog vagy nyugalomban van. Példa erre, amikor felemelünk egy vödör vizet.
Amikor a vödröt felemelték, hogy a vödör ne essen le, kezünk nehéznek érzi magát. Ennek oka, hogy a vödör potenciális energiával rendelkezik, annak ellenére, hogy a vödör nem mozog.
Általánosságban elmondható, hogy a gravitációs erő hatására potenciális energia keletkezik. Az előző esetben a vödör nehéznek érezte, amikor felemelte, és a tetején volt.
A potenciális energiát ugyanis a tárgy helyzete befolyásolja. Minél magasabb a tárgy, annál nagyobb a potenciális energiája.
Ezenkívül a potenciális energiát a tömeg és annak gravitációs gyorsulása is befolyásolja. Így a potenciális energia mennyisége felírható
Ep = m. g. h
Információ:
Ep = potenciális energia (joule)
m = tömeg (kg)
g = gyorsulás a gravitáció miatt (9,8 m / s2)
h = az objektum magassága (m)
Ezenkívül, ha egy vállalkozást csak a potenciális energia befolyásol. Így a munka mennyiségét az objektum elmozdulása utáni és előtti potenciális energia közötti különbség határozza meg.
W = ΔEp
W = m. g. (h2 - h1)
Információ:
h2 = a végső tárgy magassága (m)
h1 = a kezdeti objektum magassága (m)
Kinetikus energia
Egy másik eset, amely potenciális energiával rendelkezik, van egy energia, amely mozgáskor egy tárgy tulajdonában van, kinetikus energiának nevezzük.
Minden mozgásban lévő tárgynak rendelkeznie kell mozgási energiával. A kinetikus energia mennyisége arányos a tárgy sebességével és tömegével.
Matematikailag a kinetikus energia mennyisége a következőképpen írható fel:
Ek = 1/2 m.v.2
Információ:
Ek = kinetikus energia (joule)
m = tömeg (kg)
v = sebesség (m / s)
Ha egy tárgyra csak a kinetikus energia hat, akkor az objektum által végzett munka kiszámítható a kinetikus energia különbségéből.
W = ΔEk
W = 1 / 2.m (V2 - v1)2
Információ:
v2 = végsebesség (m / s)
v1 = kezdeti sebesség (m / s)
Mechanikus energia
Van olyan állapot, amikor egy tárgynak kétféle energiája van, nevezetesen a potenciális energia és a kinetikus energia. Ezt az állapotot mechanikai energiának nevezzük.
Olvassa el még: Kockahálók képe, teljes + példákAlapvetően a mechanikai energia kétféle energia kombinációja, nevezetesen a tárgyakra ható kinetikus és potenciális energia.
Em = Ep + Ek
Információ:
Em = mechanikai energia (joule)
Az energiamegmaradás törvénye szerint energiát nem lehet létrehozni és megsemmisíteni.
Ez szorosan kapcsolódik a mechanikai energiához, ahol az energia potenciális energiából kinetikus energiává alakítható, vagy fordítva. Ennek eredményeként a teljes mechanikai energia mindig azonos lesz, a helyzettől függetlenül.
Em1 = Em2
Információ:
Em1 = kezdeti mechanikus energia (joule)
Em2 = végső mechanikai energia (joule)
Példák a munka és az energia képleteire
Az alábbiakban néhány példát mutatunk be a munkával és az energiaképlettel kapcsolatos esetek megértése érdekében.
1. példa
A 10 kg tömegű tárgy sima és csúszós felületen súrlódás nélkül mozog, ha a tárgyat 100 N erővel tolják, amely 60 ° -os szöget zár be a vízszintes irányba. A munka mennyisége, ha az objektum elmozdul 5 m, az
Válasz
W = F. cos θ. S = 100. cos 60. 5 = 100,0,5,5 = 250 joule
2. példa
Az 1800 gramm (g = 10 m / s2) tömegű blokkot függőlegesen húzzuk 4 másodpercig. Ha a blokk 2 m magasan mozog, a kapott teljesítmény
Válasz
Energia = Teljesítmény. idő
Ep = P. t
m. g. h = P. t
1,8 .10. 2 = P. 4
36 = 4. o
P = 36/4 = 9 Watt
3. példa
A 40 kg tömegű gyermek egy épület 3. emeletén van, 15 m magasságban a talajtól. Számol helyzeti energia gyermek, ha a gyermek most az 5. emeleten van, és 25 m-re van a földtől!
Válasz
m = 40 kg
h = 25 m
g = 10 m / s²
Ep = m x g x h
Ep = (40) (10) (25) = 10000 joule
4. példa
Egy 10 kg tömegű tárgy 20 m / s sebességgel mozog. A tárgyakon meglévő súrlódási erő figyelmen kívül hagyásával. Adja meg a mozgási energia változásai ha az objektum sebessége 30 m / s lesz!
Válaszm = 10 kg
v1 = 20 m / s
v2 = 30 m / s
Δ Ek = Ek2-Ek1
Δ Ek = ½ m (v2² - v1²)
Δ Ek = ½ (10) (900-400) = 2500 óra
5. példa
Egy 2 kg tömegű tárgy szabadon leesik egy 100 m magas emeletes épület tetejéről. Ha a levegővel való súrlódást elhanyagoljuk és g = 10 m s-2, akkor a gravitáció által a talajtól 20 m magasságig végzett munkát
VálaszW = mgΔ
W = 2 x 10 x (100 - 20)
W = 1600 joule
Így az erőfeszítés és az energia képletéről szóló vita remélhetőleg hasznos lehet az Ön számára.
