Praca to transfer energii do ciała lub układu ciał poprzez przyłożenie siły. Praca wykonywana na ciele wytwarza a zmienność energii kinetycznej.
Przez to ważna wielkość dynamika, możliwe jest badanie transferu i transformacji energii w najróżniejszych układach fizycznych.
Przeczytaj też: Czym jest siła?
Czym jest praca?
praca jest wielkość fizyczna który mierzy transfer lub transformację energii. Jednostką miary tej wielkości skalarnej jest dżul. Ponadto praca wykonywana przez siłę jest równoważna zmienności energia kinetyczna, tak dobrze jak energia potencjalna przypisane do ciała lub systemu ciał.
Kiedy wykonywana jest praca nad ciałem, część energii, która była zmagazynowana w tym ciele, jest przekształcana w inne formy energii. Kiedy na przykład podnosimy przedmiot z ziemi na wysokość h, przekształcamy energię, która jest z naszych mięśni do tego ciała, które po uniesieniu zaczyna prezentować pewną ilość w igrawitacyjna energia potencjalna.
Warto zauważyć, że praca jest
obliczona na podstawie odległości przebytej przez ciało. Jednak do tego obliczenia brana jest pod uwagę tylko odległość przebyta w kierunku siły wykonującej pracę — innymi słowy, praca jest równa rzutowaniu wektorowym siła o kierunku przebytej przez ciało odległości.Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Jak obliczana jest praca siły?
Aby obliczyć pracę wykonaną przez a stała siła, konieczne jest pomnożenie modułu tej siły przez dystans podróżował i przez cosinus kąta która powstaje między siłą (F) a odległością (d). Wzór, którego używamy do obliczenia pracy, wygląda następująco:
Z wyświetlonej formuły widać, że praca nie jest wykonywana, gdy kąt między siłą a odległością jest równy 90º, ponieważ cosinus tego kąta jest równy zero. Dzieje się tak, ponieważ gdy siła jest przyłożona w kierunku prostopadłym do przemieszczenia, to siła nie promuje żadnej zmiany energii kinetycznej ciała, a jedynie zmienia jej kierunek ruch.
Praca motoryczna i ciężka praca
praca motoryczna to nazwa nadana pracy, która jest wykonywana, aby sprzyja ruchowi ciała, dostarczając mu energia kinetyczna. Z drugiej strony pracaodporny to ten, w którym siłaprzeciwniedoruch, powodując zmniejszenie energii kinetycznej ciała i/lub przekształcenie jej w inne rodzaje energii, takie jak grawitacyjna energia potencjalna lub Energia cieplna, w przypadku gdy a siła rozpraszająca.
W pracy motorycznej wektory siły i przemieszczenia są równoległe (kąt 0°). W pracy oporowej wektory te są przeciwne (kąt 180º). Sprawdź przykłady sytuacji, w których wykonywane są prace silnikowe i prace oporowe.
Kiedy pchamy wózek sklepowy, wykonujemy pracę ruchową.
Gdy klocki hamulcowe roweru naciskają na obręcz, siła tarcia wykonuje ciężką pracę.
Kiedy schodzimy po drabinie, siła ciężaru wykonuje pracę motoryczną.
Kiedy wspinamy się po drabinie, ciężar wykonuje ciężką pracę.
Przeczytaj też: Trakcja - siła wywierana na ciało poprzez liny, kable lub druty
siła robocza waga
Praca wykonana przez siłę ciężaru odpowiada ilości energii potrzebnej do podniesienia ciała o masie m na wysokość h w stosunku do podłoża, w obszarze, w którym powaga warte g. Zobacz wzór używany do obliczenia pracy siła waga:
m – masa ciała (kg)
sol – grawitacja (m/s²)
H – wzrost (m)
Praca elektryczna
Obliczenie praca elektryczna; można wykonać z produktu między modułem obciążenia a różnicą potencjał elektryczny, w woltach, którym poddawane jest to obciążenie.
τ – praca (J)
co – ładunek elektryczny (C)
U – różnica potencjałów (V)
Praca o zmiennej sile
Praca zmiennej siły może być obliczona z wykresu, który odnosi siłę do przemieszczenia ciała. W tym przypadku moduł wykonanej pracy jest liczbowo równy obszar pod krzywą. Zegarek:
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej odnosi się do ilości pracy wykonanej na ciele lub układzie ciał zgodnie ze zmianą jego energii kinetycznej. Innymi słowy, każdej pracy towarzyszy zmienność energii kinetycznej.
W skrócie mówimy, że wykonana praca jest równa zmienności energii kinetycznej:
Aby dowiedzieć się jeszcze więcej o definicji pracy, konieczne jest rozwiązanie kilku ćwiczeń na ten temat. Daj spokój?
Zobacz też: Jak rozwiązać ćwiczenia z prawa Newtona
Rozwiązane ćwiczenia z pracy siły
Pytanie 1 — (Espcex) Klocek, ciągnięty za pomocą nierozciągliwej liny i znikomej masy, przesuwa się po poziomej powierzchni z tarciem, opisując ruch prosty i równomierny. Lina tworzy kąt 53° w stosunku do poziomu, a siła nośna przenoszona na klocek wynosi 80 N. Jeżeli blok zostanie przesunięty o 20 m wzdłuż powierzchni, praca wykonywana przez trakcję na bloku będzie:
(Dane: sin 53° = 0,8 i cos 53° = 0,6)
a) 480 J
b) 640 J
c) 960 J
d) 1280 J
e) 1600 J
Rozkład:
Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy posłużyć się wzorem pracy, ale także wskazać istotne dane w stwierdzeniu, jakimi są siła, odległość i cosinus kąta. Następnie musisz wykonać następujące obliczenia:
Na podstawie uzyskanego wyniku dochodzimy do wniosku, że właściwą alternatywą jest litera C.
Pytanie 2 – (CPS) Aby przetransportować nawożoną ziemię usuniętą z kompostu, rolnik napełnia taczkę i wywozi ją na miejsce sadzenia, przykładając poziomą, stałą siłę o natężeniu 200 N. Jeśli podczas tego transportu przyłożona siła była w stanie wykonać pracę 1800 J, to odległość między pryzmą kompostu a miejscem sadzenia wynosiła w metrach:
a) 6
b) 9
c) 12
d) 16
e) 18
Rozkład:
Pytanie prosi nas o obliczenie dystansu iw tym celu informujemy moduł o nakładzie pracy, a także o sile. W ten sposób musimy dokonać następującego obliczenia:
Zgodnie z obliczeniami poprawną alternatywą jest literka B.
Pytanie 3 — (Mackenzie) Na Igrzyskach Olimpijskich w Rio 2016 nasz złoty medalista skoku o tyczce Thiago Braz, ważący 75,0 kg, osiągnął 6,03 m, rekord świata, spadając 2,80 m z punktu podparcia słupa. Biorąc pod uwagę moduł przyspieszenia ziemskiego g = 10 m/s², praca wykonana przez siłę ciężaru podczas opadania wyniosła w przybliżeniu:
a) 2,10 kJ
b) 2,84 kJ
c) 4,52 kJ
d) 4,97 kJ
e) 5,10 kJ
Rozkład:
Odpowiedź na to pytanie wymaga od nas obliczenia ilości pracy. Aby to zrobić, musimy znać wartości masy, grawitacji i wysokości. Mając te wartości, po prostu wykonaj obliczenia:
Nasz wynik pokazuje, że właściwą alternatywą jest litera C.
Rafael Hellerbrock
Nauczyciel fizyki
