Voiman työ: mikä se on, laskenta, harjoitukset

Työ on energian siirtoa kehoon tai kehojärjestelmään voiman vaikutuksesta. Keholle tehty työ tuottaa a kineettisen energian vaihtelu.

Tämän läpi tärkeä suuruusluokka dynamiikka, on mahdollista tutkia energian siirtymistä ja muutosta erilaisimmissa fyysisissä järjestelmissä.

Lue myös: Mikä on vahvuus?

Mikä on työ?

työ on a fyysinen määrä joka mittaa energian siirtoa tai muunnosta. Tämän skalaarimäärän mittayksikkö on joule. Lisäksi työ, joka suoritetaan voimalla, vastaa muutosta kineettinen energia, sekä Mahdollinen energia runkoon tai kehojärjestelmään.

Kun työtä tehdään ruumiilla, osa siihen varastoituneesta energiasta muuttuu muuksi energiamuodoksi. Kun nostamme kohteen maasta esimerkiksi korkeuteen h, muunnamme energiaa, joka on lihaksistamme tähän kehoon, joka kohotettuna alkaa näyttää tietyn määrän sisään jagravitaatiopotentiaalienergia.

Kun nostamme ruumiin, teemme työtä sen parissa.

On huomionarvoista, että työ on laskettu ruumiin kulkeman matkan perusteella. Tässä laskelmassa otetaan kuitenkin huomioon vain työn suorittavan voiman suunnassa kuljettu matka - toisin sanoen

instagram story viewer

työ on yhtä suuri kuin vektoriprojektio vahvuus kehon kulkeman matkan suunnasta.

Kuinka voiman työ lasketaan?

Laskea a jatkuva voima, on tarpeen kertoa tämän voiman moduuli etäisyys matkustanut ja ohi kulman kosini joka muodostuu voiman (F) ja etäisyyden (d) välille. Työn laskemisessa käytettävä kaava on seuraava:

Näytetystä kaavasta näet sen työtä ei suoriteta, kun voiman ja etäisyyden välinen kulma on 90º, koska tämän kulman kosini on yhtä suuri kuin nolla. Tämä johtuu siitä, että kun voimaa kohdistetaan siirtymään kohtisuoraan suuntaan, tämä voima ei edistä mitään vaihtelua kehon kineettisessä energiassa, vaan vain muuttaa sen suuntaa liike.

Moottorityö ja kova työ

moottorityö on työhön annettu nimi kehon liikkeen hyväksi, tarjoamalla hänelle kineettinen energia. Toisaalta työkestävä on se, jossa a vahvuuspäinvastainenettäliike, kehon kineettisen energian vähentäminen ja / tai muuntaminen muun tyyppiseksi energiaksi, kuten gravitaatiopotentiaaliksi tai Lämpöenergia, jos a hajauttava voima.

Moottorityössä voima- ja siirtovektorit ovat yhdensuuntaisia (0 ° kulma). Kestävässä työssä nämä vektorit ovat vastakkaisia (kulma 180º). Katso esimerkkejä tilanteista, joissa suoritetaan moottorityötä ja kestävää työtä.

Kun työnnämme ostoskoria, teemme moottorityötä.
Kun polkupyörän jarrupalat painavat vanteen, kitkavoima tekee kovaa työtä.
Kun laskeudumme tikkaita, painovoima suorittaa moottorityötä.
Kun nousemme tikkaita, painovoima tekee kovaa työtä.

Lue myös: Vetovoima - runkoon kohdistuva voima köysien, kaapeleiden tai johtojen kautta

vahvuus työpaino

Painovoiman suorittama työ vastaa energiamäärää, joka tarvitaan m-massan m nostamiseen korkeuteen h suhteessa maahan, alueella, jossa painovoima arvoinen g. Katso kaava, jota käytetään lujuuspaino:

m - ruumiin massa (kg)

g - painovoima (m / s²)

H - korkeus (m)

Sähkökäyttö

Laskenta sähköteho voidaan tehdä tuotteesta kuormitusmoduulin ja erotuksen välillä sähköinen potentiaali, voltteina, joille tämä kuormitus kohdistuu.

τ - työ (J)

mitä - sähkövaraus (C)

U - potentiaaliero (V)

Vaihteleva vahvuus

Muuttuvan voiman työ voidaan laskea kaaviosta, joka suhteuttaa voiman ruumiin kärsimään siirtymään. Tässä tapauksessa suoritetun työn moduuli on numeerisesti yhtä suuri kuin käyrän alla oleva alue. Katsella:

Fxd-kaavioalue edustaa suoritetun työn moduulia.

Työ- ja kineettisen energian lause

Työ- ja kineettisen energian lause yhdistää kehoon tai runkojärjestelmään tehdyn työn määrän kineettisen energian vaihtelun mukaan. Toisin sanoen, jokaiseen työn esitykseen liittyy kineettisen energian vaihtelu.

Lyhyesti sanottuna sanomme, että suoritettu työ on yhtä suuri kuin kineettisen energian vaihtelu:

Yllä olevassa lauseessa todetaan, että työ vastaa kineettisen energian vaihtelua.

Jos haluat oppia lisää työn määritelmästä, on tarpeen ratkaista joitain aiheen harjoituksia. Älä viitsi?

Katso myös: Kuinka ratkaista Newtonin lakiharjoituksia

Ratkaistu harjoituksia voiman työstä

Kysymys 1 - (Espcex) Lohko, joka vedetään venyttämättömällä köydellä ja merkityksettömällä massalla, liukuu vaakasuoran pinnan yli kitkalla ja kuvaa suoraa ja tasaista liikettä. Köysi muodostaa 53 ° kulman vaakatasoon nähden ja lohkoon välittämä veto on 80 N. Jos lohko siirtyy 20 m pintaa pitkin, lohkoon kohdistuva vetovoima on:

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

a) 480 J

b) 640 J

c) 960 J

d) 1280 J

e) 1600 J

Resoluutio:

Tähän kysymykseen vastaamiseksi on välttämätöntä käyttää työn kaavaa, mutta myös tunnistaa lauseessa olevat asiaankuuluvat tiedot, jotka ovat kulman voima, etäisyys ja kosini. Sitten sinun on tehtävä seuraava laskenta:

Saadun tuloksen perusteella päätellään, että oikea vaihtoehto on kirjain C.

Kysymys 2 - (CPS) Kompostista poistetun lannoitetun maan kuljettamiseksi viljelijä täyttää kottikärryt ja vie sen istutuspaikkaan käyttämällä vaakasuoraa, jatkuvaa voimaa, jonka intensiteetti on 200 N. Jos tämän kuljetuksen aikana syntynyt voima pystyi tekemään 1800 J -työtä, kompostin kasan ja istutuspaikan välinen etäisyys oli metreinä:

a) 6

b) 9

c) 12

d) 16

e) 18

Resoluutio:

Kysymyksessä pyydetään meitä laskemaan etäisyys ja sitä varten meille ilmoitetaan moduulille työn määrä ja voima. Tällä tavalla meidän on tehtävä seuraava laskelma:

Laskelman mukaan oikea vaihtoehto on kirjain B.

Kysymys 3 - (Mackenzie) Rion 2016 olympialaisissa tangomäen kultamitalistimme, Thiago Braz, painaa 75,0 kg, saavutti 6,03 metrin korkeuden, maailmanennätyksen, pudoten 2,80 m tangon tukipisteestä. Kun otetaan huomioon painovoiman kiihtyvyysmoduuli g = 10 m / s², painovoiman työ laskeutumisen aikana oli suunnilleen:

a) 2,10 kJ

b) 2,84 kJ

c) 4,52 kJ

d) 4,97 kJ

e) 5,10 kJ

Resoluutio:

Vastaus tähän kysymykseen vaatii meitä laskemaan työn määrän. Tätä varten meidän on tiedettävä massan, painovoiman ja korkeuden arvot. Jos sinulla on nämä arvot, tee vain laskenta: