Jõu töö: mis see on, arvutus, harjutused

Töö on energia ülekandmine kehale või kehade süsteemile tänu jõu rakendamisele. Kehal tehtav töö annab a kineetilise energia variatsioon.

Selle kaudu oluline suurus dünaamika, on võimalik uurida energia ülekannet ja muundumist kõige erinevamates füüsilistes süsteemides.

Loe ka: Mis on tugevus?

Mis on töö?

töö on a füüsiline kogus mis mõõdab energia ülekannet või muundumist. Selle skalaarkoguse mõõtühik on joule. Pealegi on jõuga teostatav töö samaväärne variatsiooniga kineetiline energia, samuti potentsiaalne energia omistatakse kehale või kehade süsteemile.

Kui keha kallal tehakse tööd, muundatakse osa sellesse kehasse salvestatud energiast teisteks energiavormideks. Kui tõstame objekti näiteks maapinnalt kõrgusele h, muundame energiat, mis on meie lihastest selle kehani, mis pärast kõrgenemist hakkab esitama teatud kogust aastal jagravitatsiooniline potentsiaalne energia.

Keha tõstes teeme selle kallal tööd.

On märkimisväärne, et töö on arvutatakse keha läbitud vahemaa põhjal. Kuid selle arvutuse jaoks võetakse arvesse ainult töö sooritatava jõu suunas läbitud vahemaad - teisisõnu:

töö on võrdne vektorprojektsiooniga tugevus keha läbitud vahemaa suuna kohta.

Kuidas arvutatakse jõu tööd?

A tehtud töö arvutamiseks pidev jõud, on vaja selle jõu moodul korrutada kaugus rännanud ja mööda nurga koosinus mis moodustub jõu (F) ja kauguse (d) vahel. Töö arvutamiseks kasutatav valem on järgmine:

Kuvatud valemist näete seda tööd ei tehta, kui jõu ja kauguse nurk on võrdne 90º, kuna selle nurga koosinus on võrdne nulliga. Seda seetõttu, et kui jõudu rakendatakse nihkega risti asuvas suunas, siis see jõud ei soodusta keha kineetilise energia varieerumist, vaid muudab ainult selle suunda liikumine.

Mootor ja raske töö

motoorne töö on selle töö nimi, millega tehakse keha liikumise kasuks, pakkudes talle kineetiline energia. Teiselt poolt töövastupidav on see, kus a tugevusvastupidiEuroopaliikumine, keha kineetilise energia vähendamine ja / või muundamine muud tüüpi energiaks, näiteks gravitatsiooniline potentsiaalenergia või Soojusenergia, juhul kui a hajuv jõud.

Mootoritöös on jõu- ja nihkevektorid on paralleelsed (0 ° nurk). Vastupidavas töös on need vektorid vastupidised (180º nurk). Vaadake näiteid olukordadest, kus tehakse motoorikat ja vastupidavat tööd.

• Ostukorvi lükates teeme mootoritöid.

• Kui jalgratta piduriklotsid suruvad veljele, siis hõõrdejõud teeb karmi tööd.

• Kui redelist alla laskume, täidab raskuse jõud motoorikat.

• Redelil ronides teeb raskusjõud rasket tööd.

Loe ka: Veojõud - trosside, kaablite või juhtmete kaudu kehale avaldatav jõud

tugevus töökaal

Raskusjõu abil tehtav töö vastab energiahulgale, mis on vajalik m-keha tõstmiseks maapinna suhtes kõrgusele h piirkonnas, kus raskusjõud väärt g. Vaadake valemit, mida kasutatakse projekti töö arvutamiseks tugevuskaal:

m - kehamass (kg)

g - raskusjõud (m / s²)

H - kõrgus (m)

Elektritööd

Kalkulatsiooni arvutamine elektritööd saab valmistada koormuse mooduli ja vahe vahelisest korrutisest elektriline potentsiaal, voltides, millele see koormus allub.

τ - töö (J)

mida - elektrilaeng (C)

U - potentsiaalne erinevus (V)

Muutuva tugevusega töö

Muutuva jõu tööd saab arvutada graafiku järgi, mis seob jõu ja keha kannatavat nihet. Sel juhul on tehtud töö moodul arvuliselt võrdne kõvera alune ala. Vaata:

Fxd graafikuala tähistab tehtud töö moodulit.

Töö ja kineetilise energia teoreem

Töö ja kineetilise energia teoreem seob keha või kehade süsteemiga tehtud töö suurust vastavalt selle kineetilise energia variatsioonile. Teisisõnu, iga tööetendusega kaasneb kineetilise energia variatsioon.

Lühidalt öeldes ütleme, et tehtud töö võrdub kineetilise energia varieerumisega:

Ülal olev teoreem ütleb, et töö on samaväärne kineetilise energia varieerumisega.

Töö määratlemise kohta veelgi rohkem teada saamiseks on vaja lahendada mõned selle teema harjutused. Ole nüüd?

Vaadake ka: Kuidas lahendada Newtoni seaduse harjutusi

Lahendatud harjutused jõu tööst

1. küsimus - (Espcex) Laiendamatu köie ja tühise massi abil tõmmatud plokk libiseb hõõrdumisega üle horisontaalse pinna, kirjeldades sirget ja ühtlast liikumist. Tross teeb horisontaaliga 53 ° nurga ja selle tõmme plokile on 80 N. Kui plokk nihutatakse 20 m piki pinda, on plokil veojõul tehtav töö järgmine:

(Andmed: sin 53 ° = 0,8 ja cos 53 ° = 0,6)

a) 480 J

b) 640 J

c) 960 J

d) 1280 J

e) 1600 J

Resolutsioon:

Sellele küsimusele vastamiseks on vaja kasutada töö valemit, kuid tuvastada ka avalduses asjakohased andmed, milleks on nurga jõud, kaugus ja koosinus. Seejärel peate tegema järgmise arvutuse:

Saadud tulemuse põhjal järeldame, et õige alternatiiv on täht C.

2. küsimus - (CPS) Kompostist eemaldatud väetatud maa transportimiseks täidab põllumees käru ja viib selle istutuskohta, rakendades horisontaalset, konstantset jõudu, mille intensiivsus on 200 N. Kui selle transpordi ajal suutis saadud jõud teha 1800 J tööd, siis kompostihunniku ja istutuskoha vaheline kaugus oli meetrites:

a) 6

b) 9

c) 12

d) 16

e) 18

Resolutsioon:

Küsimus palub meil arvutada kaugus ja selleks teavitatakse meid moodulit töö mahust ja ka jõust. Sel viisil peame tegema järgmise arvutuse:

Arvestuse kohaselt on õige alternatiiv täht B.

3. küsimus - (Mackenzie) Rio 2016 olümpial jõudis meie teivashüppe kuldmedalist Thiago Braz, kelle kaal oli 75,0 kg, 6,03 m kõrgusele, mis on maailmarekord, langedes pooluse tugipunktist 2,80 m. Arvestades raskuskiirendusmoodulit g = 10 m / s², oli raskusjõu töö laskumisel umbes:

a) 2,10 kJ

b) 2,84 kJ

c) 4,52 kJ

d) 4,97 kJ

e) 5,10 kJ

Resolutsioon:

Sellele küsimusele vastamine nõuab töömahu arvutamist. Selleks peame teadma massi, gravitatsiooni ja kõrguse väärtusi. Nende väärtuste olemasolul tehke lihtsalt arvutus:

Meie tulemus näitab, et õige alternatiiv on täht C.

Autor Rafael Hellerbrock
Füüsikaõpetaja

Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho-uma-forca.htm