Werk in de natuurkunde is een waarde die wordt gevonden door de module van de kracht die het lichaam beweegt te vermenigvuldigen met de afstand die het heeft afgelegd. In het artikel zullen we in detail de situaties bekijken waarin het lichaam beweegt en onbeweeglijk blijft. Laten we de formule van werk en zijn meeteenheden leren.
Krachten die op een lichaam werken
Stel je voor dat we een draad hebben waaraan een lichaam hangt. Vanaf de zijkant van de draad werkt de elastische kracht van de draad erop, laten we het F noemen. Het lichaam is onbeweeglijk, laten we zeggen dat we de draad op een statief hebben bevestigd. Is het nodig om iets te doen om deze toestand voor onbepaalde tijd te behouden? Nee. Hoewel er een kracht op het lichaam inwerkt, beweegt het niet.
Werken in de natuurkunde - wat is dat? Overweeg de situatie voordat u deze vraag beantwoordt. Stel een lichaam beweegt, maar er werken geen krachten op. Als het bijvoorbeeld een bal is in de verre ruimte, ver van alle sterren en sterrenstelsels. Dan zal de kracht van hun aantrekkingskracht verwaarloosbaar zijn. Teken een diagram.
Het lichaam heeft een bepaalde afstand s verplaatst, maar er is geen kracht (F=0). Is het noodzakelijkactie ondernemen om het lichaam in beweging te houden? Nee. Deze toestand kan voor onbepaalde tijd worden gehandhaafd. Dit is een uniforme rechtlijnige beweging in afwezigheid van krachten die op het lichaam inwerken.
Geforceerd mechanisch werk produceren
En nu is de situatie fundamenteel anders. We zullen dezelfde bal opheffen. Er werkt een kracht op, deze wordt vanaf de zijkant van het touw op het lichaam uitgeoefend. We geven de hoeveelheid beweging van de bal aan met de letter s, en de kracht - F. Zal de bal zelf stijgen? Nee, iets moet het optillen. Er moet bijvoorbeeld ergens een elektromotor werken. Maar om het te laten werken, moet er water uit de dam vallen, wat leidt tot de rotatie van de turbine waarop de generator is aangesloten. Via de hoogspanningsleiding moet energie naar de motor worden overgebracht, deze moet werken en de last optillen. Dat wil zeggen, de beweging kan niet op zichzelf worden gerealiseerd.
Natuurkundigen zeggen dat in de eerste twee gevallen de kracht geen mechanisch werk doet. In het derde geval is het werk gedaan. Waar wordt het door geproduceerd? Kracht F. In de natuurkunde is arbeid een hoeveelheid. En als dat zo is, dan kan het op en neer veranderen. Het is gemakkelijk te raden dat als de kracht wordt vergroot en het lichaam over dezelfde afstand wordt verplaatst, het werk van deze kracht groter zal zijn. Hoe kan de kracht worden vergroot? Een bal pakken is bijvoorbeeld twee keer zo moeilijk. Dan verdubbelt het werk. Daarom is de arbeid van een kracht evenredig met de grootte van de kracht. Dit is de wet.
Mechanische werkformule
Stel je voor dat we dezelfde bal niet 50 cm, maar 100 cm moeten optillen.doe het werk om het eerst naar de eerste helft van de afstand te tillen en vervolgens naar de tweede. Elke keer zal hetzelfde werk worden gedaan, maar het totale werk zal twee keer zoveel zijn. Dit betekent dat arbeid recht evenredig is met de afstand die het lichaam aflegt. Daarom kwamen natuurkundigen overeen om de waarde van Fs aan te duiden met de letter A en het het werk van kracht te noemen. De uitdrukking Fs is recht evenredig met de kracht en verplaatsing van het lichaam.
A=Fs is de formule voor het werken in de natuurkunde. A is de gewenste waarde van de kracht die op het lichaam wordt uitgeoefend, en s is het pad dat door het lichaam wordt afgelegd. Er zijn echter situaties waarin een kracht op het lichaam wordt uitgeoefend, maar het beweegt niet. In ons derde geval beweegt het lichaam in dezelfde richting als de kracht wordt uitgeoefend. Daarom zou het nauwkeuriger zijn om te zeggen dat s de verplaatsing van het lichaam in de richting van de kracht is. Laten we een definitie formuleren: arbeid in de natuurkunde is een waarde die gelijk is aan het product van de krachtmodulus en de verplaatsing van het lichaam in de richting van de kracht.
Maateenheden
Laten we eens kijken naar de bepalende formule A=Fs. [A]=Nm=J. N is newton, J is joule. Hoe te begrijpen wat 1 joule is? Laten we een diagram tekenen dat een kracht laat zien die werk doet van één joule.
De afbeelding toont de begin- en eindpositie van het lichaam. We hebben het verplaatst naar een afstand van 1 m. Bij het bewegen werd een kracht van één Newton op het lichaam uitgeoefend. A \u003d 1 N1 m \u003d 1 J. Dat wil zeggen, één joule is het werk dat wordt gedaan door een kracht van één newton wanneer een lichaam op een afstand van 1 m in de richting van de kracht beweegt.
Eén joule is een kleine hoeveelheid werk. Te verhogen1 kg gewicht per 10 cm, je moet werken in 1 joule. Om het op een meter hoogte te brengen, moet je werk van 10 joule doen. Als we het hebben over het werk van kranen, die tillen tonnen bij tientallen meters. Daarom worden ook andere meeteenheden voor arbeid gebruikt: kilojoules, megajoules, enz. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10 ^ 6 J. De wijzer van de wandklok wordt in beweging gezet door de motor. Het werkt veel minder dan een joule. Het wordt gemeten in millijoules. 1 mJ=0,001 J. Er zijn ook microjoules. 1 μJ=110^-6 J.
