Jaka jest definicja pracy w fizyce?
Chad Baker / Getty Images
W fizyka , praca jest zdefiniowana jako zmuszać powodując ruch — lub przemieszczenie — obiektu. W przypadku siły stałej praca jest iloczynem skalarnym siły działającej na obiekt i przemieszczenia wywołanego tą siłą. Chociaż zarówno siła, jak i przemieszczenie są wektor ilości, praca nie ma kierunku ze względu na charakter iloczynu skalarnego (lub iloczynu skalarnego) w matematyka wektorowa . Ta definicja jest zgodna z właściwą definicją, ponieważ stała siła integruje się jedynie z iloczynem siły i odległości.
Czytaj dalej, aby poznać kilka przykładów z życia wziętych, a także dowiedzieć się, jak obliczyć ilość wykonywanej pracy.
Przykłady prac
Przykładów pracy w życiu codziennym jest wiele. Klasa fizyki zauważa kilka: koń ciągnący pług przez pole; ojciec pchający wózek spożywczy wzdłuż alejki sklepu spożywczego; studentka dźwigająca na ramieniu plecak pełen książek; sztangista podnoszący sztangę nad głowę; i olimpijczyk rozpoczynający pchnięcie kulą.
Ogólnie rzecz biorąc, aby nastąpiła praca, na obiekt musi być przyłożona siła, która powoduje jego ruch. Tak więc sfrustrowana osoba napierająca na ścianę tylko po to, żeby się wyczerpać, nie wykonuje żadnej pracy, ponieważ ściana się nie porusza. Ale książka spadająca ze stołu i uderzająca o ziemię byłaby uważana za pracę, przynajmniej z punktu widzenia fizyki, ponieważ siła ( powaga ) działa na książkę powodując jej przemieszczenie w dół.
Co nie działa
Co ciekawe, kelner niosący tacę wysoko nad głową, wsparty na jednym ramieniu, idąc stałym krokiem przez pokój, może pomyśleć, że ciężko pracuje. (Może nawet się poci). Ale z definicji nie robi każdy praca. Prawdą jest, że kelner używa siły, aby wysunąć tacę nad głowę, a także prawdą jest, że taca przesuwa się po pokoju, gdy kelner idzie. Ale siła — podnoszenie tacy przez kelnera — nie... przyczyna taca do przeniesienia. „Aby spowodować przemieszczenie, musi istnieć składnik siły w kierunku przemieszczenia” – zauważa The Physics Classroom.
Obliczanie pracy
Podstawowa kalkulacja pracy jest w rzeczywistości dość prosta:
W = Fd
Tutaj „W” oznacza pracę, „F” to siła, a „d” oznacza przemieszczenie (lub odległość, jaką obiekt pokonuje). Fizyka dla dzieci daje ten przykładowy problem:
Piłkarz rzuca piłkę z siłą 10 Newtony . Piłka pokonuje 20 metrów. Jaka jest całkowita praca?
Aby go rozwiązać, najpierw musisz wiedzieć, że Newton definiuje się jako siłę niezbędną do dostarczenia masy 1 kilograma (2,2 funta) z przyspieszeniem 1 metra (1,1 jarda) na sekundę. Newton jest zwykle skracany jako „N”. Użyj więc wzoru:
W = Fd
Zatem:
W = 10 N * 20 metrów (gdzie symbol „*” oznacza czasy)
Więc:
Praca = 200 dżuli
A dżul , termin używany w fizyce, jest równy energii kinetycznej 1 kilograma poruszającego się z prędkością 1 metra na sekundę.