Alle forstår at arbeid er en slags sosial aktivitet til en person som han trenger for å sikre sin eksistens. Men i fysikk er det også et lignende konsept som har en helt annen betydning. Hva er arbeid i fysikk, vil denne artikkelen svare på.
Arbeid som en fysisk mengde
Svar på spørsmålet om hva arbeid er i fysikk, bør det presiseres at dette er energien som brukes på å utføre enhver handling. For eksempel overfører en person en last fra et sted til et annet, mens han jobber mot friksjonskrefter. Hvis denne personen begynner å løfte lasten, vil arbeidet hans være rettet mot å overvinne gravitasjonskraften til planeten. Et annet eksempel: gassen under stempelet, som et resultat av oppvarming, begynner å øke volumet, i så fall sies det at den gjør noe arbeid.
I alle de ovennevnte tilfellene er det ett fellestrekk: verket skiller seg fra null bare når det er noen form for mekanisk bevegelse av objekter eller deres deler(flytting av arbeider med last, ekspansjon av gass).
Dermed er arbeid prosessen med å overføre energi fra en tilstand til en annen for en gitt kropp, som et resultat av at denne kroppen endrer posisjon i rommet.
Arbeidsformel
La oss nå vise hvordan man kvantitativt beregner verdien som studeres. Overføring av energi mellom forskjellige tilstander er bare mulig hvis en kraft er tilstede. Dette kan være den fysiske anstrengelsen fra menneskelige hender og føtter, kraften til maskiner, trykket som skapes, som lett omdannes til kraft, ved forbrenning av drivstoff i en sylinder, kraften til elektromagnetisk induksjon av en elektrisk motor, og så videre.
Følgende formel vil svare på spørsmålet om hvordan du finner en jobb innen fysikk:
A=(F¯l¯)
Work A er en skalar størrelse, mens kraft F¯ og forskyvning l¯ er vektorstørrelser. Det er derfor formelen for å beregne A bruker parenteser for å vise at vi snakker om skalarproduktet av vektorer. I skalarform kan uttrykket ovenfor skrives om som følger:
A=Flcos(φ)
Her er φ vinkelen mellom kraftvektorene F¯ og forskyvningen l¯.
Siden forskyvning måles i meter og kraft er i Newton, er arbeidsenheten Newton per meter (Nm). SI-enheten har sitt eget navn, joule (J). Det viser seg at arbeid på 1 J tilsvarer en kraft på 1 N, som, som virker langs forskyvningsretningen, beveget kroppen med1 meter.
Gassarbeid
Vi analyserte spørsmålet om hva mekanisk arbeid er i fysikk, og ga en formel som det kan beregnes etter. Ved ekspanderende gasser brukes imidlertid et annet uttrykk.
Anta at vi har et gasssystem som fyller volumet V1 og er under trykk P. La volumet endre seg som et resultat av ekstern eller intern påvirkning på systemet og ble lik V2. Deretter kan arbeidet til gass A bestemmes av følgende formel:
A=∫V(P(V)dV)
Hvis du plotter P(V)-funksjonen i P-V-aksene, vil arealet under kurven være numerisk lik A.
I tilfelle av en isobar prosess (P=const) for en ideell gass, vil svaret på spørsmålet om hvordan man finner arbeid i fysikk være følgende enkle uttrykk:
A=P(V2-V1)
Hvis gassvolumet ikke endres som et resultat av en termodynamisk prosess, vil arbeidet være lik null. Hvis V2>V1, fungerer gassen positivt hvis V1>V 2, deretter negativ.
Work of moment of force
Kraftmomentet er en fysisk størrelse, som uttrykkes ved følgende formel:
M=[F¯r¯]
Det vil si at M er lik vektorproduktet av kraften F og radiusvektoren r om rotasjonsaksen. Kraftmomentet uttrykkes i Nm.
Hva er arbeidet med et kraftmoment i fysikk? Til dette spørsmåletfølgende formel vil svare:
A=Mθ
Denne likheten betyr at hvis momentet M, som virker på systemet, får det til å rotere rundt aksen med en vinkel θ, så fungerer det A. Vinkelen θ her må uttrykkes i radianer for å få arbeidet i joule.
Beregningen av kraftmomentets arbeid spiller en viktig rolle i alle mekaniske systemer der det er rotasjon, som hjul, tannhjul, aksler og så videre.
Tyngekraft
Etter å ha funnet ut hva arbeid er i fysikk, la oss beregne denne verdien for tyngdekreftene. Anta at et legeme med masse m faller fra en høyde h. Siden tyngdekraften F virker vertik alt nedover, gjør den positivt arbeid. Det bestemmes av følgende formel:
A=mgh, der F=mg
Mange i den oppnådde formelen for verdien av A kan se uttrykket for den potensielle energien til et legeme i gravitasjonsfeltet. Under kroppens fall utfører tyngdekraften arbeidet med å overføre den potensielle energien til kroppen til den kinetiske energien til dens bevegelse.
