Arbeid er overføring av energi til et legeme eller et legemsystem på grunn av påføring av en kraft. Arbeidet som gjøres på en kropp produserer en kinetisk energivariasjon.
Gjennom dette viktig størrelse på dynamikk, er det mulig å studere overføring og transformasjon av energi i de mest forskjellige fysiske systemene.
Les også: Hva er styrke?
Hva er arbeid?
arbeid er en fysisk mengde som måler overføring eller transformasjon av energi. Måleenheten til denne skalære mengden er joule. Videre tilsvarer arbeidet som utføres av en kraft variasjonen av kinetisk energi, samt potensiell energi tilskrevet et legeme eller et kroppssystem.
Når det gjøres arbeid på en kropp, blir noe av energien som ble lagret i kroppen forvandlet til andre former for energi. Når vi for eksempel løfter et objekt fra bakken til en høyde h, transformerer vi en energi som er fra musklene våre til denne kroppen, som etter å ha blitt forhøyet begynner å presentere en viss mengde i oggravitasjonspotensiell energi.
Det er bemerkelsesverdig at arbeidet er beregnet ut fra avstanden kroppen har reist. For denne beregningen blir det imidlertid bare tatt hensyn til avstanden i retning av styrken som utfører arbeidet - med andre ord arbeid er lik vektprojeksjon styrke om retningen på avstanden kroppen har reist.
Hvordan beregnes arbeidet til en styrke?
For å beregne arbeidet utført av a konstant kraft, det er nødvendig å multiplisere modulen av denne kraften med avstand reiste og forbi vinkelkosinus som dannes mellom kraft (F) og avstand (d). Formelen vi bruker for å beregne arbeidet er som følger:
Fra den viste formelen kan du se det det utføres ikke noe arbeid når vinkelen mellom kraft og avstand er lik 90º, siden cosinus i denne vinkelen er lik null. Dette er fordi når en kraft påføres i en retning vinkelrett på en forskyvning, dette kraft fremmer ikke noen variasjon i kroppens kinetiske energi, men endrer bare retningen på dens bevegelse.
Motorarbeid og tøft arbeid
motorarbeid er navnet på arbeidet som gjøres favoriserer bevegelse av en kropp, forsyne ham med kinetisk energi. På den annen side, den arbeidmotstandsdyktig er den der a styrkemotsetningtilbevegelse, forårsaker at kroppen får sin kinetiske energi redusert og / eller transformert til andre typer energi, som gravitasjonspotensial energi eller Termisk energi, i tilfelle der en avledende kraft.
I motorarbeid, den kraft- og forskyvningsvektorer er parallelle (0 ° vinkel). I det motstandsdyktige arbeidet er disse vektorene motsatte (180 ° vinkel). Sjekk eksempler på situasjoner der motorarbeid og motstandsdyktig arbeid utføres.
Når vi skyver en handlekurv, utfører vi motorarbeid.
Når en sykkel bremseklosser trykker på felgen, friksjonskraft gjør en tøff jobb.
Når vi stiger ned en stige, utfører vektkraften motorarbeid.
Når vi klatrer opp en stige, gjør vektkraften en tøff jobb.
Les også: Trekkraft - utøvd på kroppen gjennom tau, kabler eller ledninger
styrke arbeidsvekt
Arbeidet utført av vektkraften tilsvarer mengden energi som trengs for å løfte en kropp med masse m til en høyde h i forhold til bakken, i et område der tyngdekraften verdt g. Se formelen som brukes til å beregne arbeidet til styrkevekt:
m - kroppsmasse (kg)
g - tyngdekraft (m / s²)
H - høyde (m)
Elektrisk kraftarbeid
Beregningen av elektrisk kraftarbeid kan lages fra produktet mellom lastmodulen og differansen på elektrisk potensial, i volt, som denne belastningen utsettes for.
τ - arbeid (J)
hva - elektrisk ladning (C)
U - potensiell forskjell (V)
Arbeid med variabel styrke
Arbeidet til en variabel kraft kan beregnes fra en graf som relaterer kraften til forskyvningen som kroppen lider av. I dette tilfellet er modulen for det utførte arbeidet numerisk lik område under kurven. Se:
Teorem for arbeid og kinetisk energi
Satsen for arbeid og kinetisk energi relaterer mengden arbeid som utføres på et legeme eller et legemsystem i henhold til variasjonen av dets kinetiske energi. Med andre ord, hver arbeidsopptreden er ledsaget av en variasjon av kinetisk energi.
Kort sagt sier vi at arbeidet som utføres er lik variasjonen i kinetisk energi:
For å lære enda mer om definisjonen av arbeid, er det nødvendig å løse noen øvelser om emnet. Kom igjen?
Se også: Hvordan løse Newtons lovøvelser
Løst øvelser på arbeidet til en styrke
Spørsmål 1 - (Espcex) En blokk, trukket ved hjelp av et uforlengbart tau og ubetydelig masse, glir over en horisontal overflate med friksjon, som beskriver en rett og jevn bevegelse. Tauet gjør en vinkel på 53 ° med det horisontale, og trekkraften det overfører til blokken er 80 N. Hvis blokken forskyves 20 m langs overflaten, vil arbeidet som utføres av trekk 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
Vedtak:
For å svare på dette spørsmålet er det nødvendig å bruke formelen til arbeidet, men også identifisere de relevante dataene i utsagnet, som er kraften, avstanden og cosinusen til vinkelen. Deretter må du gjøre følgende beregning:
Basert på resultatet oppnådd, konkluderer vi med at det riktige alternativet er bokstav C.
Spørsmål 2 - (CPS) For å transportere befruktet land fjernet fra komposten, fyller en bonde en trillebår og tar den til plantestedet ved å bruke en horisontal, konstant kraft med en intensitet lik 200 N. Hvis den resulterende kraften under denne transporten var i stand til å utføre 1800 J-arbeid, var avstanden mellom komposthaugen og plantestedet i meter:
a) 6
b) 9
c) 12
d) 16
e) 18
Vedtak:
Spørsmålet ber oss beregne avstanden, og for det blir vi informert modulen om arbeidsmengden, samt kraften. På denne måten må vi gjøre følgende beregning:
Ifølge beregningen er det riktige alternativet bokstav B.
Spørsmål 3 - (Mackenzie) Ved OL i Rio 2016 nådde vår gullhopp medaljevinner, Thiago Braz, med en vekt på 75,0 kg, en høyde på 6,03 m, en verdensrekord og falt 2,80 m fra stolpens støttepunkt. Med tanke på tyngdekraftsakselerasjonsmodulen g = 10 m / s², var arbeidet som ble utført av vektkraften under nedstigningen tilnærmet:
a) 2,10 kJ
b) 2,84 kJ
c) 4,52 kJ
d) 4,97 kJ
e) 5,10 kJ
Vedtak:
Svaret på dette spørsmålet krever at vi beregner en mengde arbeid. For å gjøre dette må vi kjenne til verdiene av masse, tyngdekraft og høyde. Når du har disse verdiene, gjør du bare beregningen:
Resultatet vårt viser at det riktige alternativet er bokstav C.
Av Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho-uma-forca.htm
