Egy erő munkája: mi ez, számítás, gyakorlatok

A munka az energia átadása egy testnek vagy testrendszernek egy erő alkalmazása miatt. A testen végzett munka a kinetikus energia variáció.

Ezen keresztül fontos nagysága dinamika, lehetőség van az energia átadásának és átalakulásának tanulmányozására a legkülönfélébb fizikai rendszerekben.

Olvasd el te is: Mi az erő?

Mi a munka?

a munka a fizikai mennyiség amely az energia átadását vagy átalakulását méri. Ennek a skaláris mennyiségnek a mértékegysége a joule. Továbbá az erő által elvégzett munka egyenértékű a variációval kinetikus energia, valamint a helyzeti energia testnek vagy testrendszernek tulajdonítják.

Amikor egy testen munkát végeznek, az abban a testben tárolt energia egy része átalakul más energiákká. Amikor például egy tárgyat a földről egy h magasságba emelünk, átalakítunk egy olyan energiát, amely izmainktól e testig, amely megemelkedve bizonyos mennyiséget kezd mutatni ban ben ésgravitációs potenciális energia.

Amikor felemelünk egy testet, azon dolgozunk.

Figyelemre méltó, hogy a mű az

a test által megtett távolság alapján számítva. Ehhez a számításhoz azonban csak a munkát végző erő irányában megtett távolságot veszik figyelembe - más szavakkal: a munka megegyezik a vektor vetítésével erő a test által megtett távolság irányáról.

Hogyan számítják ki egy erő munkáját?

Az elvégzett munka kiszámításához a állandó erő, meg kell szorozni ennek az erőnek a modulját a távolság utaztak és elhaladtak a szög koszinusa amely az erő (F) és a távolság (d) között alakul ki. A munka kiszámításához használt képlet a következő:

A megjelenített képletből ezt láthatja nem végeznek munkát, ha az erő és a távolság szöge 90 °, mivel ennek a szögnek a koszinusa nulla. Ennek oka, hogy amikor egy erőt egy elmozdulásra merőleges irányban fejtünk ki, ez az erő nem mozdítja elő a test mozgási energiájának változását, csak megváltoztatja annak irányát mozgalom.

Motoros és kemény munka

motoros munka annak a munkának a neve, amelynek végzik egy test mozgásának kedvez, ellátva vele kinetikus energia. Másrészt a munkaellenálló az, ahol a erőellentéteshozmozgalom, a test mozgási energiájának csökkentése és / vagy más típusú energiává alakítása, például gravitációs potenciális energia vagy Hőenergia, abban az esetben, ha a disszipatív erő.

A motoros munkában az az erő- és elmozdulási vektorok párhuzamosak (0 ° szög). Az ellenálló munkában ezek a vektorok ellentétesek (180º-os szög). Nézzen meg példákat olyan helyzetekre, amikor motoros és ellenálló munkát végeznek.

• Amikor betolunk egy bevásárlókocsit, motoros munkát végzünk.

• Amikor egy kerékpár fékbetétei megnyomják a felnit, a súrlódási erő kemény munkát végez.

• Amikor egy létrán ereszkedünk lefelé, a súly erő motoros munkát végez.

• Amikor felmászunk egy létrára, a súlyerő kemény munkát végez.

Olvassa el: Vontatás - a testre kifejtett erő kötelek, kábelek vagy vezetékek révén

erő munkasúly

A súlyerő által elvégzett munka megfelel annak az energiamennyiségnek, amely ahhoz szükséges, hogy egy m tömegű testet a talajhoz képest h gravitáció megéri g. Lásd a szilárdsági súly:

m - testtömeg (kg)

g - gravitáció (m / s²)

H - magasság (m)

Elektromos munka

A számítás elektromos munka a terhelési modulus és a különbség közötti szorzatból készíthető elektromos potenciál, voltban, ennek a terhelésnek van kitéve.

τ - munka (J)

mit - elektromos töltés (C)

U - potenciálkülönbség (V)

Változó erősségű munka

A változó erő munkája egy olyan grafikon alapján számítható ki, amely az erőt és a test által elszenvedett elmozdulást kapcsolja össze. Ebben az esetben az elvégzett munka modulusa numerikusan megegyezik a görbe alatti terület. Néz:

Az Fxd gráf területe az elvégzett munka modulját jelöli.

Munka és mozgási energia tétel

A munka és a kinetikus energia tétel a testen vagy a testek rendszerén végzett munka mennyiségét kapcsolja annak mozgási energiájának változása szerint. Más szavakkal, minden munka teljesítményét a mozgási energia változása kíséri.

Röviden, azt mondjuk, hogy az elvégzett munka megegyezik a kinetikus energia változásával:

A fenti tétel kimondja, hogy a munka egyenértékű a kinetikus energia változásával.

Ahhoz, hogy még többet megtudjon a munka definíciójáról, meg kell oldania a témával kapcsolatos néhány gyakorlatot. Na gyere?

Lásd még: Hogyan oldjuk meg Newton törvénygyakorlatait

Megoldott gyakorlatok egy erő munkájáról

1. kérdés - (Espcex) Egy nem nyújtható kötéllel és elhanyagolható tömeggel meghúzott tömb súrlódással csúszik át egy vízszintes felületen, leírva az egyenes és egyenletes mozgást. A kötél a vízszintessel 53 ° -os szöget zár be, és a blokkhoz továbbított vonóerő 80 N. Ha a tömböt 20 m-rel elmozdítják a felület mentén, akkor a tömbön történő tapadással végzett munka:

(Adatok: sin 53 ° = 0,8 és cos 53 ° = 0,6)

a) 480 J

b) 640 J

c) 960 J

d) 1280 J

e) 1600 J

Felbontás:

A kérdés megválaszolásához a munka képletét kell használni, ugyanakkor meg kell határoznia az állítás releváns adatait is, amelyek a szög ereje, távolsága és koszinusa. Ezután a következő számítást kell elvégeznie:

A kapott eredmény alapján arra a következtetésre jutunk, hogy a helyes alternatíva a C betű.

2. kérdés - (CPS) A komposztból eltávolított trágyázott föld szállításához a gazdálkodó talicskát tölt be, és vízszintes, állandó erő alkalmazásával, 200 N-os intenzitással az ültetési helyre viszi. Ha a szállítás során a kapott erő 1800 J munkát tudott elvégezni, akkor a komposztdomb és az ültetési hely közötti távolság méterben volt:

a) 6

b) 9

c) 12

d) 16

e) 18

Felbontás:

A kérdés arra kéri, hogy számítsuk ki a távolságot, és ehhez tájékoztatjuk a modult a munka mennyiségéről, valamint az erőről. Ily módon a következő számítást kell elvégeznünk:

A számítás szerint a helyes alternatíva a B betű.

3. kérdés - (Mackenzie) A riói olimpián rúdugrás aranyérmesünk, Thiago Braz, súlya 75,0 kg, 6,03 m magasságot ért el, ami egy világrekord, 2,80 m-rel esett el a rúd támaszpontjától. Figyelembe véve a gravitációs gyorsulási modult g = 10 m / s², a súlyerő által végzett munka a leszállás során megközelítőleg:

a) 2,10 kJ

b) 2,84 kJ

c) 4,52 kJ

d) 4,97 kJ

e) 5,10 kJ

Felbontás:

A kérdésre adott válasz megköveteli, hogy számítsunk ki egy mennyiségű munkát. Ehhez ismernünk kell a tömeg, a gravitáció és a magasság értékeit. Ezen értékek birtokában végezze el a számítást:

Eredményünk azt mutatja, hogy a helyes alternatíva a C betű.

Rafael Hellerbrock
Fizikatanár

Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho-uma-forca.htm