Arbejde er overførsel af energi til et legeme eller et legemsystem på grund af anvendelse af en kraft. Det arbejde, der udføres på en krop, producerer en kinetisk energivariation.
Igennem dette vigtig størrelse af dynamik, er det muligt at studere overførsel og transformation af energi i de mest forskellige fysiske systemer.
Læs også: Hvad er styrke?
Hvad er arbejde?
arbejde er en fysisk mængde som måler overførsel eller transformation af energi. Måleenheden for denne skalære mængde er joule. Desuden svarer arbejdet, der udføres af en kraft, til variationen af kinetisk energi, samt potentiel energi tilskrevet et legeme eller et legemsystem.
Når der udføres arbejde på en krop, omdannes noget af den energi, der var lagret i kroppen, til andre former for energi. Når vi f.eks. Hæver et objekt fra jorden til en højde h, transformerer vi en energi der er fra vores muskler til denne krop, som efter at være blevet forhøjet begynder at præsentere en vis mængde i oggravitationel potentiel energi.
Det er bemærkelsesværdigt, at arbejdet er beregnet ud fra kroppens tilbagelagte afstand. Til denne beregning tages imidlertid kun afstanden i retning af den kraft, der udfører arbejdet, i betragtning - med andre ord arbejde er lig med vektorprojektion styrke om retningen på den afstand, kroppen har tilbagelagt.
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen;)
Hvordan beregnes en styrkes arbejde?
At beregne det arbejde, der udføres af a konstant kraft, det er nødvendigt at multiplicere modulet af denne kraft med afstand rejste og forbi vinkelkosinus som er dannet mellem kraft (F) og afstand (d). Formlen, vi bruger til at beregne arbejdet, er som følger:
Fra den viste formel kan du se det der udføres intet arbejde, når vinklen mellem kraft og afstand er lig med 90º, da cosinus i denne vinkel er lig med nul. Dette skyldes, at når en kraft påføres i en retning vinkelret på en forskydning, er dette kraft fremmer ikke nogen variation i kroppens kinetiske energi, men ændrer kun retningen af dens bevægelse.
Motorarbejde og hårdt arbejde
motorarbejde er navnet på det arbejde, der udføres favor af bevægelse af en kropgiver ham det kinetisk energi. På den anden side er arbejdemodstandsdygtig er den, hvor a styrkemodsætningtilbevægelse, forårsager, at kroppen får sin kinetiske energi reduceret og / eller omdannet til andre energityper, såsom gravitationel potentiel energi eller Termisk energii det tilfælde, hvor en dissipativ kraft.
I motorarbejde er den kraft- og forskydningsvektorer er parallelle (0 ° vinkel). I det resistente arbejde er disse vektorer modsatte (vinkel på 180º). Se eksempler på situationer, hvor motorarbejde og modstandsdygtigt arbejde udføres.
Når vi skubber en indkøbskurv, udfører vi motorarbejde.
Når en cykels bremseklodser trykker på fælgen, friktionskraft gør et hårdt arbejde.
Når vi stiger ned ad en stige, udfører vægten af motoren arbejde.
Når vi klatrer op ad en stige, gør vægtstyrken et hårdt arbejde.
Læs også: Trækkraft - kraft, der udøves på en krop gennem reb, kabler eller ledninger
styrke arbejdsvægt
Arbejdet udført af vægtkraften svarer til den mængde energi, der er nødvendig for at løfte et legeme med masse m til en højde h i forhold til jorden, i et område, hvor tyngdekraft værd g. Se formlen, der bruges til at beregne arbejdet i styrkevægt:
m - kropsmasse (kg)
g - tyngdekraft (m / s²)
H - højde (m)
El-arbejde
Beregningen af elektrisk arbejde kan fremstilles af produktet mellem belastningsmodulet og forskellen på elektrisk potentiale, i volt, som denne belastning udsættes for.
τ - arbejde (J)
hvad - elektrisk ladning (C)
U - potentiel forskel (V)
Arbejde med variabel styrke
Arbejdet med en variabel kraft kan beregnes ud fra en graf, der relaterer kraften til forskydningen, som kroppen lider af. I dette tilfælde er modulet for det udførte arbejde numerisk lig med område under kurven. Holde øje:
Teori til arbejde og kinetisk energi
Satsen for arbejde og kinetisk energi relaterer mængden af arbejde, der udføres på et legeme eller på et legemsystem i henhold til variationen i dets kinetiske energi. Med andre ord, hver arbejdsopførelse ledsages af en variation af kinetisk energi.
Kort sagt siger vi, at det udførte arbejde er lig med variationen i kinetisk energi:
For at lære endnu mere om definitionen af arbejde er det nødvendigt at løse nogle øvelser om emnet. Kom nu?
Se også: Sådan løses Newtons lovøvelser
Løst øvelser på en styrkes arbejde
Spørgsmål 1 - (Espcex) En blok, trukket ved hjælp af et uudvideligt reb og ubetydelig masse, glider over en vandret overflade med friktion, der beskriver en lige og ensartet bevægelse. Rebet har en vinkel på 53 ° med vandret, og trækkraften, det overfører til blokken, er 80 N. Hvis blokken forskydes 20 m langs overfladen, vil det arbejde, der udføres ved trækkraft på blokken, være:
(Data: sin 53 ° = 0,8 og cos 53 ° = 0,6)
a) 480 J
b) 640 J
c) 960 J
d) 1280 J
e) 1600 J
Løsning:
For at besvare dette spørgsmål er det nødvendigt at bruge formlen på arbejdet, men også identificere de relevante data i udsagnet, som er vinkelens kraft, afstand og cosinus. Derefter skal du udføre følgende beregning:
Baseret på det opnåede resultat konkluderer vi, at det rigtige alternativ er bogstav C.
Spørgsmål 2 - (CPS) For at transportere befrugtet jord fjernet fra komposten, fylder en landmand en trillebør og fører den til plantningsstedet ved at anvende en vandret, konstant kraft med en intensitet lig med 200 N. Hvis den resulterende kraft, der blev anvendt under denne transport, kunne udføre 1800 J-arbejde, var afstanden mellem kompostbunken og plantningsstedet i meter:
a) 6
b) 9
c) 12
d) 16
e) 18
Løsning:
Spørgsmålet beder os om at beregne afstanden, og for det bliver vi informeret modulet om mængden af arbejde såvel som kraften. På denne måde skal vi foretage følgende beregning:
Ifølge beregningen er det korrekte alternativ bogstav B.
Spørgsmål 3 - (Mackenzie) Ved OL i Rio 2016 nåede vores stangspring guldmedalje, Thiago Braz, der vejer 75,0 kg, en højde på 6,03 m, en verdensrekord, der faldt 2,80 m fra polens støttepunkt. I betragtning af tyngdeaccelerationsmodulet g = 10 m / s² var arbejdet udført af vægtkraften under nedstigningen ca.
a) 2,10 kJ
b) 2,84 kJ
c) 4,52 kJ
d) 4,97 kJ
e) 5,10 kJ
Løsning:
Svaret på dette spørgsmål kræver, at vi beregner en mængde arbejde. For at gøre dette skal vi kende værdierne for masse, tyngdekraft og højde. I besiddelse af disse værdier er vi bare nødt til at foretage beregningen:
Vores resultat viser, at det rigtige alternativ er bogstav C.
Af Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
