Kaavatyö, yksiköt, esimerkit, harjoitukset

Hän Job Fysiikassa energian siirto tarjoaa voiman, kun se käyttää sitä, että se liikkuu. Matemaattisesti on skalaarituotteen muoto vahvuusvektoreiden välillä F ja siirtymä s.

Ja koska kahden kohtisuoran vektorin välinen tuotekalari on tyhjä, tapahtuu, että määritelmän mukaan 90º: n kanssa muodostuvat voimat eivät toimi, koska:

W = F ● S = F⋅ va cos θ

Missä w tarkoittaa työtä, englanninkieliselle sanalle Tehdä työtä.

Työn määrittelyn etuna on, että se on skalaari, ts. Sillä ei ole suuntaa tai merkitystä, vain moduuli ja vastaava yksikkö. Tämä helpottaa laskelmien suorittamista, joihin sisältyy voimien vaikutuksen aiheuttamia energiamuutoksia.

Painovoima ja kineettinen kitka ovat esimerkkejä voimista, jotka usein toimivat liikkuvien esineiden parissa. Toinen yleinen voima on normaali, joka käyttää pintaa, mutta toisin kuin ne, se ei koskaan toimi esineiden kanssa, koska se on kohtisuorassa siirtymiseen.

Kun vartalo putoaa vapaasti, painovoima tekee positiivista työtä matkapuhelimella, aiheuttaen sen lisäävän nopeuttaan putoamisen aikana. Toisaalta kineettinen rubb.

[TOC]

Kaavat ja tietyt tapaukset

Työ lasketaan:

W = F ● s

Tämä lauseke pätee vakiovoimiin ja skalaarituotteen määritelmän mukaan se vastaa:

W = f. s. cos θ

Missä θ on lujuuden ja siirtymän välinen kulma. Tästä seuraa, että vain ne voimat, joilla on komponentti siirtymän suuntaan, voivat tehdä kehon työhön.

Ja on myös selvää, että jos liikettä ei ole, ei ole myöskään työtä.

Merkin suhteen työ voi olla positiivinen, negatiivinen tai nolla. Jos voimalla on liikkeen yhdensuuntainen komponentti, työn merkki riippuu cos θ: n arvosta.

Jotkut erityistapaukset kannattaa harkita:

• Kun voima on yhdensuuntainen siirtymän kanssa, kulma F ja s Se on 0º, joten voimalla tehty työ on positiivinen ja sen arvo on maksimiarvo:

Voi palvella sinua: OrionAids: Origins, ominaisuudet, milloin ja miten niitä tarkkailla

W = f⋅s cos 0º = f⋅s

• Jos voima vastustaa siirtymistä, niin kulma  F ja s Se on 180º, F: n tekemä työ on negatiivinen ja on minimaalinen:

W = f⋅s cos 180º = -f⋅s

• Lopuksi on mainittu tapaus: jos kulma muodostuu F ja s Se on 90º, kuten cos 90º = 0, työ on nolla:

W = f⋅s cos 90º = 0

Muuttuvien voimien tekemä työ

Joskus käytetty voima ei ole vakio; Tällöin sinun on valitettava laskelmaan tehdyn työn löytämiseksi. Ensinnäkin määritetään DW -työero, joka tehdään äärettömän pienen siirtymän ds-

dw = Fead -ds

Tämän voiman tekemän kokonaistyön löytämiseksi, kun esine vaihtelee pisteestä A pisteeseen B, on tarpeen integroida molemmat osapuolet, kuten tämä:

Työyksiköt

Kansainvälisen järjestelmän työyksikkö on Joule, lyhennetty J. Yksikkö saa nimensä englantilaiselta fyysikolta James Prescott Joulelta, joka on termodynamiikan tutkimuksen edelläkävijä.

Työyhtälöstä Joule määritellään 1 Newton metriä kohti:

1 j = 1 n⋅m

Yksiköt brittiläisessä järjestelmässä

Teos vastaa yksikkönä Vaaka-fuerza x piirakka, Joskus kutsutaan Palo-fuerza-jalka. Se on myös energian yksikkö, mutta meidän on muistettava, että kehossa tehty työ muuttaa sen energiatilaa ja että siksi työ ja energia ovat vastaavia. Ei ole yllättävää, että heillä on samat yksiköt.

Kytktävän jalan ja Joulen välinen vastaavuus on seuraava:

1 punnan haaran jalka = 1 35582 J

Hyvin tunnettu työ- ja energiayksikkö, etenkin jäähdytys- ja ilmastointilaitteiden laajuudelle, on BTU tai Brittiläinen lämpöyksikkö.

1 BTU vastaa 1055 J ja 778.169 Pie Libra-Fuerza.

Muut yksiköt työhön

On muitakin työyksiköitä, joita käytetään tietyillä fysiikan ja tekniikan alueilla. Heistä meillä on:

Erg

Merkitty erg, Se on työyksikkö Cegesimal -järjestelmässä ja vastaa 1 dina⋅Cm tai 1 x 10^-7 J -.

Elektroni-voltti

Lyhennetty EV, sitä käytetään yleisesti hiukkasfysiikassa ja se määritellään elektronin hankkimana energiana, kun se liikkuu potentiaalieron 1 V läpi.

Voi palvella sinua: Suhteellinen nopeus: käsite, esimerkit, harjoitukset

Kilovatio-Hora (KWH)

Esiintyy usein sähköyhtiöiden kuiteissa. Se on työ, jonka lähde on kehittänyt yhden tunnin ajan, jonka voima on 1 kW, vastaa 3.6 x 10⁶ J -.

Kalori

Se liittyy yleensä ruokaenergiaan, vaikka todellisuudessa tämä tilanne viittaa a Kilocaloria, eli 1000 kaloria. Itse asiassa on olemassa useita yksiköitä, jotka saavat tämän nimen, joten konteksti on määritettävä erittäin hyvin.

Joulen ja 1: n vastaavuus Lämpökemiallinen kalori On:

1 kalori = 4.1840 J

Työesimerkit

Esineiden mainostaminen ja laskeutuminen

Kun ruumiit laskeutuvat joko pystysuunnassa tai rampissa, paino tekee positiivista työtä, suosimalla liikettä. Toisaalta edellyttäen, että esine nousee, painovoima tekee negatiivista työtä.

Electual lataukset sähkökentällä

Yhtenäinen sähkökenttä toimii täsmällisellä kuormalla, joka liikkuu sisällä. Kentästä ja kuorman merkistä riippuen tämä työ voi olla negatiivinen tai positiivinen.

Kitka pintojen välillä

Kineettinen kitka pintojen välillä tekee aina negatiivista työtä liikkuvan esineen suhteen.

Työntää

Työntö on voima, joka liikuttaa jotain esinettä. Heittäminen on voima, joka tekee esineen lähemmäksi.

Lujuus hihnapyörässä

Hihnapyörä on järjestelmä, jota käytetään voiman lähettämiseen yhdestä sen päistä. Yksinkertaisessa hihnapyörässä kuorman nostamiseksi meidän on käytettävä voima, joka on yhtä suuri kuin esineen aiheuttama vastus.

Normaalit voimat tai tuki

Normaali, kuten aiemmin on osoitettu, tekee nollatyötä, kun pinnalla tuettu esine liikkuu, vaikka pinta ei olisi tasainen tai jos se on kalteva.

Magneettinen voima

Toinen voima, joka tekee nollatyötä.  Hiukkasliike osoittautuu yhtenäiseksi pyöreäksi liikkeeksi, voimalla säteittäisessä suunnassa. Koska siirtymä on kohtisuorassa pakottaa, se ei toimi kuorman parissa.

Köyteen sidotut esineet

Köysi ei myöskään toimi ripustetun heilurin parissa, koska sen jännitys on aina kohtisuorassa taikinan siirtymiseen.

Voi palvella sinua: tasaisesti kiihdytetty välitöntä liikettä: Ominaisuudet, kaavat

Satelliitit kiertoradalla

Painovoima ei toimi pyöreällä kiertoradalla satelliittia samasta syystä kuin aikaisemmat tapaukset: siirtymisen kohtisuorassa on kohtisuorassa.

Massa-koristejärjestelmä

Massankororttijärjestelmässä voima F joka käyttää taikinan jousta, on suuruusluokkaa F = kx, missä  k -k - Se on kevään vakio ja x Pakkauksesi tai pidennys. Se on muuttuva voima, joten tehty työ riippuu siitä, että jousi venytetään tai kutistuu.

Liikuntaa

Seuraava kaavio näyttää muuttuvan voiman tekemän työn F_x Se riippuu sijainnista x. Tämä on vasara naulaan kohdistuva voima. Ensimmäinen osa on voima, jota käytetään naulaan seinän pehmeimpaan osaan ja toinen naulan upottamiseksi.

Kuinka paljon työtä vasaran on tehtävä niin, että kynsi uppoaa yhteensä 5 cm seinälle?

Kaavio vasaran käyttämälle voimalle naulaan osuessa. Lähde: Giambattista, a. Fysiikka.

Ratkaisu

Vasaran aiheuttama voima on muuttuva, koska vähemmän intensiteetti (50 N) tarvitaan upottamiseen 1.2 cm seinän pehmeässä osassa, kun taas vaikeimmassa osassa 120 N on tarkka, jotta kynsien uppoaa jopa 5 cm syvälle, kuten kuvaaja näyttää.

Tässä tapauksessa työ on olennainen:

Missä a = 0 cm ja b = 5 cm. Koska integraali on FX vs X -kaavion alla oleva alue, se riittää löytämään tämä alue, joka vastaa kahta suorakulmiota, ensimmäisen korkeuden 50 n y leveä 1.2 cm ja toinen korkea ja leveä (5 cm - 1.2 cm) = 3.8 cm.

Molemmat lasketaan ja lisätään kokonaistyön antamiseksi:

W = 50 n x 1.2 cm + 120 N x 3.8 cm = 516 n.cm = 516 n x 0.01 m = 5.16 J.

Viitteet

1. Figueroa, D. (2005). Sarja: Tieteen ja tekniikan fysiikka. Nide 2. Dynaaminen. Toimittanut Douglas Figueroa (USB).
2. Giambattista, a. 2010. Fysiikka. Toinen. Ed. McGraw Hill.
3. Sears, Zemansky. 2016. Yliopiston fysiikka, jolla on moderni fysiikka. 14. päivä. Ed. Osa 1. Pearson.
4. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysiikka tieteen ja tekniikan fysiikka. Osa 1. Seitsemäs. Ed. Cengage -oppiminen.
5. Zapata, f. Mekaaninen työ. Toipunut: Francesphysics.Blogin.com.