Darbs ir enerģijas nodošana ķermenim vai ķermeņu sistēmai spēka iedarbības dēļ. Darbs, kas tiek veikts uz ķermeņa, rada a kinētiskās enerģijas variācija.
Caur to svarīgs lielums dinamika, ir iespējams izpētīt enerģijas pārnesi un pārveidošanu visdažādākajās fiziskajās sistēmās.
Lasīt arī: Kas ir spēks?
Kas ir darbs?
darbs ir a fiziskais daudzums kas mēra enerģijas pārnesi vai pārveidošanu. Šī skalārā daudzuma mērvienība ir džouls. Turklāt darbs, kas tiek veikts ar spēku, ir līdzvērtīgs kinētiskā enerģija, kā arī potenciālā enerģija piedēvē ķermenim vai ķermeņu sistēmai.
Kad darbs tiek veikts pie ķermeņa, daļa enerģijas, kas tika uzkrāta šajā ķermenī, tiek pārveidota citos enerģijas veidos. Piemēram, paceļot priekšmetu no zemes uz augstumu h, mēs pārveidojam enerģiju, kas ir no mūsu muskuļiem līdz šim ķermenim, kas pēc paaugstināšanās sāk uzrādīt noteiktu daudzumu iekšā ungravitācijas potenciālā enerģija.
Jāatzīmē, ka darbs ir aprēķina, pamatojoties uz ķermeņa nobraukto attālumu
. Tomēr šajā aprēķinā tiek ņemts vērā tikai nobrauktais attālums spēka virzienā, kas veic darbu, citiem vārdiem sakot, darbs ir vienāds ar vektoru projekciju spēks par ķermeņa nobraukto attālumu virzienu.Kā tiek aprēķināts spēka darbs?
Lai aprēķinātu a pastāvīgs spēks, nepieciešams reizināt šī spēka moduli ar attālums ceļojis un pa leņķa kosinuss kas veidojas starp spēku (F) un attālumu (d). Formula, kuru mēs izmantojam, lai aprēķinātu darbu, ir šāda:
Pēc parādītās formulas jūs to varat redzēt netiek veikts darbs, ja leņķis starp spēku un attālumu ir vienāds ar 90º, jo šī leņķa kosinuss ir vienāds ar nulli. Tas ir tāpēc, ka, ja spēks tiek iedarbināts virzienā, kas ir perpendikulārs nobīdei, tas spēks neveicina nekādas ķermeņa kinētiskās enerģijas variācijas, bet tikai maina tā virzienu kustība.
Motora darbs un grūts darbs
motora darbs ir nosaukums, kas tiek darīts par labu ķermeņa kustībai, nodrošinot viņu ar kinētiskā enerģija. No otras puses darbsizturīgs ir tas, kur a spēkspretējiuzkustība, liekot ķermenim samazināt kinētisko enerģiju un / vai pārveidot to par cita veida enerģiju, piemēram, gravitācijas potenciālo enerģiju vai Siltumenerģija, ja a izkliedējošs spēks.
Motora darbā spēka un pārvietošanās vektori ir paralēli (0 ° leņķis). Izturīgā darbā šie vektori ir pretēji (180º leņķis). Apskatiet piemērus situācijām, kurās tiek veikts motora darbs un izturīgs darbs.
Stumjot iepirkumu grozu, mēs veicam motora darbu.
Kad velosipēda bremžu kluči nospiež uz loka, berzes spēks dara grūtu darbu.
Kad mēs nokāpjam pa kāpnēm, svara spēks veic motora darbu.
Kad mēs kāpjam pa kāpnēm, svara spēks veic smagu darbu.
Lasiet arī: Vilces spēks - ķermenim caur virvēm, trosēm vai stieplēm
spēks darba svars
Svara spēka veiktais darbs atbilst enerģijas daudzumam, kas nepieciešams, lai m masas ķermeni paceltu uz h augstumu attiecībā pret zemi reģionā, kur smagums g vērts. Skat. Formulu, kas izmantota, lai aprēķinātu izturības svars:
m - ķermeņa masa (kg)
g - smagums (m / s²)
H - augstums (m)
Elektroenerģijas darbs
Rēķins elektrības darbs var izgatavot no produkta starp slodzes moduli un starpību elektriskais potenciāls, voltos, kam šī slodze ir pakļauta.
τ - darbs (J)
kas - elektriskā lādiņa (C)
U - potenciālā starpība (V)
Mainīga stipruma darbs
Mainīga spēka darbu var aprēķināt pēc grafika, kas spēku savieno ar ķermeņa nobīdi. Šajā gadījumā veiktā darba modulis skaitliski ir vienāds ar laukums zem līknes. Skatīties:
Darba un kinētiskās enerģijas teorēma
Darba un kinētiskās enerģijas teorēma attiecas uz darba apjomu, kas tiek veikts uz ķermeņa vai uz ķermeņa sistēmu atbilstoši tā kinētiskās enerģijas variācijām. Citiem vārdiem sakot, katru darba sniegumu pavada kinētiskās enerģijas variācija.
Īsāk sakot, mēs sakām, ka veiktais darbs ir vienāds ar kinētiskās enerģijas variācijām:
Lai uzzinātu vēl vairāk par darba definīciju, ir jāatrisina daži vingrinājumi par šo tēmu. Aiziet?
Skatīt arī: Kā atrisināt Ņūtona likuma vingrinājumus
Atrisināti vingrinājumi spēka darbam
1. jautājums - (Espcex) Bloks, ko velk ar neizstieptu virvi un nenozīmīgu masu, ar berzi slīd pāri horizontālai virsmai, aprakstot taisnu un vienmērīgu kustību. Virve veido 53 ° leņķi ar horizontāli, un vilce, ko tā pārraida uz bloku, ir 80 N. Ja bloks tiek nobīdīts 20 m gar virsmu, vilces darbs pie bloka būs:
(Dati: sin 53 ° = 0.8 un cos 53 ° = 0.6)
a) 480 J
b) 640 J
c) 960 J
d) 1280 J
e) 1600 J
Izšķirtspēja:
Lai atbildētu uz šo jautājumu, ir jāizmanto darba formula, bet paziņojumā jāidentificē arī attiecīgie dati, kas ir leņķa spēks, attālums un kosinuss. Tad jums jāveic šāds aprēķins:
Pamatojoties uz iegūto rezultātu, mēs secinām, ka pareizā alternatīva ir burts C.
2. jautājums - (CPS) Lai pārvadātu no komposta izņemtu apaugļotu zemi, lauksaimnieks piepilda ķerru un nogādā to stādīšanas vietā, pieliekot horizontālu, nemainīgu spēku ar intensitāti 200 N. Ja šī pārvadāšanas laikā iegūtais spēks varēja veikt 1800 J darbu, tad attālums starp komposta kaudzi un stādīšanas vietu bija metros:
a) 6
b) 9
c) 12
d) 16
e) 18
Izšķirtspēja:
Jautājums liek mums aprēķināt attālumu, un tāpēc mēs tiekam informēti par darba apjomu, kā arī par spēku. Tādā veidā mums jāveic šāds aprēķins:
Saskaņā ar aprēķinu pareizā alternatīva ir burts B.
3. jautājums - (Makenzijs) Rio 2016. gada olimpiskajās spēlēs mūsu kārtslēkšanas zelta medaļnieks Tjago Brazs, kura svars bija 75,0 kg, sasniedza 6,03 m augstumu, kas ir pasaules rekords, no stieņa atbalsta punkta nokrītot 2,80 m. Ņemot vērā gravitācijas paātrinājuma moduli g = 10 m / s², svara spēka darbs nolaišanās laikā bija aptuveni:
a) 2,10 kJ
b) 2,84 kJ
c) 4,52 kJ
d) 4,97 kJ
e) 5,10 kJ
Izšķirtspēja:
Atbilde uz šo jautājumu prasa mums aprēķināt darba apjomu. Lai to izdarītu, mums jāzina masas, smaguma un augstuma vērtības. Ja mums ir šīs vērtības, mums vienkārši jāveic aprēķins:
Mūsu rezultāts rāda, ka pareizā alternatīva ir burts C.
Autors Rafaels Hellerbroks
Fizikas skolotājs
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho-uma-forca.htm