gtemata.com

Cum se calculează lucrarea

În fizică, definiția "de lucru" este diferit de cel folosit în limbajul de zi cu zi. În special, termenul "de lucru" se folosește atunci când o forță fizică determină mișcarea unui obiect. În general, în cazul în care o forță intensă deplasează un obiect foarte îndepărtat în raport cu poziția inițială, cantitatea de muncă produsă este mare, în timp ce în cazul în care forța este mai puțin intensă sau obiectul nu se mișcă mult, cantitatea de muncă produsă este mică. Forța poate fi calculată pe baza formulei Lucru = F x s x Cos

, unde F = forța (în Newton), s = deplasarea (în metri) și θ = unghiul dintre vectorul de forță și direcția de mișcare.

paşi

Partea 1

Calculul muncii într-o singură dimensiune
1
Găsiți direcția vectorului de forță și direcția de mișcare. Pentru început, este important să identificăm mai întâi atât direcția în care se mișcă obiectul, cât și direcția de la care se aplică forța. Rețineți că direcția de mișcare a obiectelor nu este întotdeauna în conformitate cu forța aplicată: de exemplu, atunci când tractarea un coș de mâner, pentru a merge mai departe pentru a aplica o forță de înclinare (presupunând că ești mai înalt vagon ). În această secțiune, cu toate acestea, ne ocupăm de situații în care forța și mișcarea obiectului avea în aceeași direcție. Să știi cum să găsești locul de muncă când nu au aceeași direcție, mergeți la secțiunea următoare.
  • Pentru a face această metodă mai ușor de înțeles, să continuăm cu un exemplu. Să presupunem că o mașină de tren de jucărie este trasă înainte de tractorul situat în partea din față. În acest caz, forța transportoarelor și mișcarea trenului au aceeași direcție: în înainte. În pașii următori, vom folosi aceste informații pentru a înțelege modul de calculare a lucrărilor efectuate pe obiect.
  • 2
    Calculează deplasarea obiectului. Prima variabilă de care avem nevoie în formula pentru calcularea muncii este s, mișcare, de obicei ușor de găsit. Deplasarea este pur și simplu distanța parcursă de obiectul în cauză din poziția sa inițială după aplicarea forței. De obicei, în problemele școlare, aceste informații reprezintă o dată a problemei sau pot fi deduse din celelalte date. În probleme reale, tot ce trebuie să faceți pentru a găsi mișcarea este să măsurați distanța parcursă de obiect.
  • Rețineți că măsurătorile de distanță trebuie să fie în metri, pentru a le utiliza corect în formula de lucru.
  • În exemplul trenului, spunem că trebuie să calculăm munca depusă pe masina pe măsură ce se mișcă de-a lungul pistei. Dacă începe într-un anumit punct și se termină cu aproximativ 2 metri mai târziu, putem scrie 2 metri în loc de "s" în formula.
  • 3
    Găsiți valoarea intensității rezistenței. Următorul pas este să găsiți valoarea forței folosite pentru a muta obiectul. Aceasta este măsura"intensitate" de forță: cu cât forța este mai intensă, cu atât mai mare este forța asupra obiectului care, ca o consecință, va suferi o accelerație mai mare. Dacă valoarea intensității forței nu este o dată a problemei, poate fi calculată folosind valorile masei și accelerație (presupunând că nu există alte forțe care intervin pe ea) cu formula F = m x a.
  • Rețineți că măsurarea forței, care trebuie utilizată în formula de lucru, trebuie exprimată în Newton.
  • În exemplul nostru, să presupunem că nu știm valoarea forței. Cu toate acestea, știm că trenul de jucărie are o masă de 0,5 kg și că forța determină o accelerație de 0,7 metri / secundă2. În acest caz, putem găsi valoarea prin înmulțirea m x a = 0,5 x 0,7 = 0,35 Newton.
  • 4
    Multiplicați forța x Distanța. Când cunoașteți valoarea forței care acționează asupra obiectului și măsura de deplasare, calculul este ușor. Doar înmulțiți aceste două valori împreună pentru a obține valoarea lucrării.
  • În acest moment rezolvăm problema exemplului nostru. Cu o forță de forță de 0,35 Newton și o măsurare a deplasării de 2 metri, rezultatul se obține cu o singură multiplicare: 0,35 x 2 = 0,7 Joule.
  • Veți observa că, în formula prezentată în introducere, există încă un element: cos. După cum am explicat mai devreme, în acest exemplu, forța și mișcarea au aceeași direcție. Aceasta înseamnă că unghiul în care se formează este 0sau. Având în vedere că cos 0 = 1, nu este necesar să se includă în formula: ar însemna multiplicarea cu 1.
  • 5
    Scrieți unitatea de măsură a rezultatului, în jouli. În fizică, valorile muncii (și alte cantități) sunt aproape întotdeauna exprimate într-o unitate de măsură numită joule. Un joulu este definit ca 1 newton de forță care produce o deplasare de 1 metru, sau, cu alte cuvinte, un newton x metru. Sensul este că, din moment ce se multiplică o distanță pentru o forță, este logic ca unitatea de măsură a răspunsului corespunde unității de multiplicare de măsurare a forței cu cea a distanței.
  • Rețineți că există o altă definiție alternativă pentru joule: 1 watt de putere radiată timp de 1 secundă. Mai jos veți găsi o explicație mai detaliată despre putere și despre relația sa cu locul de muncă.

    • Partea 2

    Calcularea lucrării dacă forța și direcția formează un unghi
    1
    Găsiți forța și deplasarea ca în cazul anterior. În secțiunea anterioară am examinat acele probleme legate de lucrarea în care obiectul se mișcă în aceeași direcție cu forța aplicată. În realitate, lucrurile nu sunt întotdeauna așa. În cazurile în care forța și mișcarea au două direcții diferite, această diferență trebuie luată în considerare. Pentru a începe calcularea unui rezultat precis - calculați intensitatea și intensitatea deplasării, ca în cazul precedent.
    • Să vedem o altă problemă, ca exemplu. În acest caz, să examinăm situația în care tragem un tren de jucării înainte ca în exemplul precedent, dar de data aceasta aplicăm forța diagonală în sus. În faza următoare, vom lua în considerare și acest element, dar pentru moment, rămânem la aspectele fundamentale: mișcarea trenului și intensitatea forței care acționează asupra acestuia. Pentru scopul nostru, este suficient să spunem că puterea are o intensitate de 10 newton și că distanța parcursă este aceeași 2 metri înainte, ca și înainte.


  • 2
    Calculează unghiul dintre vectorul de forță și deplasare. Spre deosebire de exemplele anterioare, forța are o direcție diferită de mișcarea obiectului, deci este necesar să se calculeze unghiul format între aceste două direcții. Dacă aceste informații nu sunt disponibile, poate fi necesar să le măsurați sau să le deduceți folosind alte date din problemă.
  • În problema exemplului nostru, să presupunem că forța este aplicată la un unghi de 60sau comparativ cu podeaua. Dacă trenul se deplasează direct înainte (adică, orizontal), unghiul dintre vectorul de forță și mișcarea trenului este 60sau.
  • 3
    Multiplicați Forța x Distanța x Cos θ. Atunci când se deplasează obiectul sunt cunoscute, intensitatea forței care acționează pe ea, iar unghiul dintre vectorul forță și mișcarea acesteia, soluția este calculată cu ușurință aproape la fel de mult ca în cazul în care nu a luat în considerare „corner. Pentru a găsi răspunsul în joule, luați pur și simplu cosinusul unghiului (este posibil să aveți nevoie de un calculator științific) și înmulțiți-l cu intensitatea forței și deplasării.
  • Rezolvăm problema exemplului nostru. Folosind un calculator, descoperim că cosinusul de 60sau Este de 1/2. Înlocuim datele din formula și calculam după cum urmează: 10 newton x 2 meters x 1/2 = 10 jouli.

    • Partea 3

    Cum să utilizați valoarea lucrării
    1
    Puteți calcula distanța, rezistența sau lățimea unghiului folosind formula inversă. Formula de calcul a muncii nu este utilă numai pentru a calcula valoarea lucrării: este, de asemenea, utilă găsirea oricărei variabile prezente în ecuație atunci când este cunoscută valoarea lucrării. În aceste cazuri, este suficient să se izoleze variabila pe care o căutați și să efectuați calculul utilizând regulile de bază ale algebrei.
    • De exemplu, să presupunem că știm că trenul este tras de o forță de 20 newtoni, cu direcția forței aplicate, care formează un unghi cu direcția de deplasare, timp de 5 metri care produc 86,6 Joule de muncă. Cu toate acestea, nu cunoaștem lățimea unghiului vectorului de forță. Pentru a afla unghiul, vom izola variabila și vom rezolva ecuația în felul următor:
      86,6 = 20 x 5 x cos θ
      86,6 / 100 = cos θ
      ArcCos (0.866) = θ = 30sau
  • 2
    Pentru a calcula puterea, împărțiți cu timpul necesar deplasării. În fizică, munca este strâns legată de un alt tip de măsură numit "putere". Puterea este pur și simplu o modalitate de cuantificare a vitezei cu care se lucrează într-un anumit sistem în timp. Deci, pentru a găsi puterea, tot ce trebuie să faceți este să împărțiți munca depusă pentru a muta un obiect pentru timpul necesar pentru a termina mutarea. Unitatea de măsură a puterii este watt (egal cu jouli pe secundă).
  • De exemplu, în problema pasului anterior, să presupunem că a durat 12 secunde pentru ca trenul să se deplaseze la 5 metri. În acest caz, tot ce trebuie să facem este să împartă activitatea desfășurată pe o distanță de 5 metri (86,6 jouli) timp de 12 secunde, pentru a calcula valoarea puterii: 86,6 / 12 = 7,22 wați.
  • 3
    Utilizați formula E + Wnc = Ef pentru a găsi energia mecanică a unui sistem. Lucrul poate fi, de asemenea, folosit pentru a găsi energia unui sistem. În formula anterioară, E = energie mecanică totală inițială a unui sistem, Ef = energie mecanică totală final a sistemului și Lnc = munca efectuată asupra sistemului datorită forțelor non-conservatoare. În această formulă, dacă forța este aplicată în direcția mișcării, ea are un semn pozitiv, dacă este aplicată în direcția opusă, este negativă. Rețineți că ambele variabile de energie pot fi găsite cu formula (½) mv2 unde m = masa și V = volumul.
  • De exemplu, având în vedere problema celor doi pași anteriori, să presupunem că trenul a avut inițial o energie mecanică totală de 100 jouli. Deoarece forța este exercitată asupra trenului în direcția mișcării, semnul este pozitiv. În acest caz, energia finală a trenului este E+Lnc = 100 + 86,6 = 186,6 jouli.
  • Rețineți că forțele non-conservatoare sunt forțele a căror putere de a influența accelerarea unui obiect depinde de calea urmată de obiect. Fricțiunea este un exemplu clasic: efectele fricțiunii asupra unui obiect mutat într-o cale scurtă și dreaptă sunt mai mici decât un obiect care suferă aceeași deplasare după o lungă și tortură.

    • Sfaturi

    • Când puteți rezolva probleme, zâmbiți și complimente!
    • Încearcă să rezolvi cât mai multe probleme, ca să poți dobândi un anumit nivel de familiaritate.
    • Nu vă opriți din practică și nu renunțați dacă nu puteți obține prima încercare.
    • Aflați următoarele aspecte legate de locul de muncă:
    • Munca făcută de o forță poate fi pozitivă și negativă - în acest caz, folosim termenii pozitivi și negativi în sensul lor matematic, nu în sensul atribuit în limbajul de zi cu zi.
    • Lucrarea realizată este negativă dacă forța aplicată este opusă deplasării.
    • Lucrarea realizată este pozitivă dacă forța este aplicată în direcția deplasării.
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit