Работата е трансфер на енергия към тяло или система от тела поради прилагане на сила. Работата, която се извършва върху тялото, води до вариация на кинетичната енергия.
През това важна величина от динамика, възможно е да се изследва трансферът и трансформацията на енергия в най-разнообразните физически системи.
Прочетете и вие: Какво е силата?
Какво е работа?
работата е a физическо количество който измерва трансфера или трансформацията на енергията. Мерната единица на тази скаларна величина е джаул. Освен това работата, която се извършва от сила, е еквивалентна на вариацията на кинетична енергия, както и потенциална енергия приписвани на тяло или система от тела.
Когато се работи върху тялото, част от енергията, която е била складирана в това тяло, се трансформира в други форми на енергия. Когато например вдигнем обект от земята на височина h, ние трансформираме енергия, която е от нашите мускули към това тяло, което, след като е повишено, започва да представя определено количество в игравитационна потенциална енергия.
Забележително е, че работата е изчислено въз основа на изминатото разстояние от тялото. За това изчисление обаче се взема предвид само изминатото разстояние по посока на силата, изпълняваща работата - с други думи, работата е равна на векторна проекция сила за посоката на изминатото разстояние от тялото.
Как се изчислява работата на сила?
За да се изчисли работата, извършена от a постоянна сила, необходимо е модулът на тази сила да се умножи по разстояние пътували и от косинус от ъгъл който се образува между сила (F) и разстояние (d). Формулата, която използваме за изчисляване на работата, е както следва:
От показаната формула можете да видите това не се извършва работа, когато ъгълът между силата и разстоянието е равен на 90º, тъй като косинусът на този ъгъл е равен на нула. Това е така, защото когато се прилага сила в посока, перпендикулярна на изместване, това силата не насърчава никакви промени в кинетичната енергия на тялото, а само променя посоката му движение.
Двигателна работа и тежка работа
двигателна работа е името, дадено на работата, която се извършва полза от движението на тялото, осигурявайки му кинетична енергия. От друга страна, работаустойчиви е този, при който а силанапротивкъмдвижение, причиняване на намаляване на кинетичната енергия на тялото и / или трансформиране в други видове енергия, като гравитационна потенциална енергия или Термална енергия, в случая, когато a дисипативна сила.
В двигателната работа, силите и изместващите вектори са успоредни (Ъгъл 0 °). В устойчивата работа тези вектори са противоположни (ъгъл от 180º). Вижте примери за ситуации, в които се извършват двигателни работи и устойчиви работи.
Когато натискаме пазарска количка, ние извършваме двигателна работа.
Когато спирачните накладки на велосипед натискат джантата, сила на триене върши трудна работа.
Когато слизаме по стълба, силата на тежестта извършва двигателна работа.
Когато се изкачваме по стълба, силата на тежестта върши трудна работа.
Прочетете също: Тяга - сила, упражнявана върху тялото чрез въжета, кабели или жици
сила работно тегло
Работата, извършена от силата на тежестта, съответства на количеството енергия, необходимо за повдигане на тяло с маса m на височина h спрямо земята, в регион, където земно притегляне на стойност g. Вижте формулата, използвана за изчисляване на работата на силова тежест:
м - телесна маса (кг)
ж - гравитация (m / s²)
З. - височина (m)
Електрическа работа
Изчисляването на електрическа работа може да се направи от продукта между модула на натоварване и разликата от електрически потенциал, във волта, на които е подложен този товар.
τ - работа (J)
Какво - електрически заряд (C)
U - потенциална разлика (V)
Работа с променлива сила
Работата на променлива сила може да се изчисли от графика, която свързва силата с изместването, претърпяно от тялото. В този случай модулът на извършената работа е числено равен на площ под кривата. Гледам:
Теорема за работата и кинетичната енергия
Теоремата за работата и кинетичната енергия свързва количеството работа, извършена върху тяло или върху система от тела, в зависимост от вариацията на неговата кинетична енергия. С други думи, всяко работно изпълнение е придружено от вариация на кинетичната енергия.
Накратко казваме, че извършената работа е равна на вариацията в кинетичната енергия:
За да научите още повече за определението за работа, е необходимо да решите някои упражнения по темата. Хайде?
Вижте също: Как да решим упражненията на закона на Нютон
Решени упражнения върху работата на сила
Въпрос 1 - (Espcex) Блок, издърпан с помощта на неразтегливо въже и незначителна маса, се плъзга по хоризонтална повърхност с триене, описвайки прави и равномерни движения. Въжето прави ъгъл от 53 ° с хоризонталата и тягата, която предава на блока, е 80 N. Ако блокът е изместен на 20 м по повърхността, работата, извършена чрез сцепление върху блока, ще бъде:
(Данни: sin 53 ° = 0,8 и cos 53 ° = 0,6)
а) 480 J
б) 640 J
в) 960 Дж
г) 1280 Дж
д) 1600 Дж
Резолюция:
За да отговорите на този въпрос, е необходимо да използвате формулата на работата, но също така да идентифицирате съответните данни в изявлението, които са силата, разстоянието и косинусът на ъгъла. След това трябва да направите следното изчисление:
Въз основа на получения резултат заключаваме, че правилната алтернатива е буква С.
Въпрос 2 - (CPS) За да транспортира оплодена земя, отстранена от компоста, фермер пълни количка и я отвежда до мястото за засаждане, като прилага хоризонтална, постоянна сила с интензитет, равен на 200 N. Ако по време на този транспорт приложената сила е успяла да извърши 1800 J работа, тогава разстоянието между купчината компост и мястото за засаждане е било в метри:
а) 6
б) 9
в) 12
г) 16
д) 18
Резолюция:
Въпросът ни моли да изчислим разстоянието и за това модулът ни е информиран за количеството работа, както и за силата. По този начин трябва да направим следното изчисление:
Според изчислението, правилната алтернатива е буква Б.
Въпрос 3 - (Макензи) На Олимпийските игри в Рио 2016 нашият златен медалист в скока с пилон, Тиаго Браз, с тегло 75,0 кг, достигна височина от 6,03 м, световен рекорд, като падна на 2,80 м от опорната точка на полюса. Като се има предвид модулът за гравитационно ускорение g = 10 m / s², работата, извършена от силата на тежестта по време на спускането, е приблизително:
а) 2,10 kJ
б) 2,84 kJ
в) 4,52 kJ
г) 4,97 kJ
д) 5,10 kJ
Резолюция:
Отговорът на този въпрос изисква да изчислим обем работа. За целта трябва да знаем стойностите на масата, гравитацията и височината. Притежавайки тези стойности, просто направете изчислението:
Нашият резултат показва, че правилната алтернатива е буква С.
От Рафаел Хеллерброк
Учител по физика
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho-uma-forca.htm