Sadržaj

• Kročiti
• Dio 1 od 3: Određivanje rada u dimenziji
• Dio 2 od 3: Pronalaženje posla kada se sila primjenjuje iz kuta
• Dio 3 od 3: Koristite vrijednost za rad
• Savjeti

U fizici "rad" znači nešto vrlo različito od svakodnevnog govora. Točnije, izraz "rad" koristi se kada fizička sila uzrokuje pomicanje predmeta. Općenito, što je veće pomicanje zadane sile to je više posla obavljeno. Možete izračunati rad s formulom Rad = F × D × cos (θ), gdje je F = sila (u njutnima), D = pomak (u metrima) i θ = kut između vektorske sile i smjera kretanja.

Kročiti

Dio 1 od 3: Određivanje rada u dimenziji

1. Odredite smjer sile i smjer kretanja. Za početak je važno odrediti i smjer sile i smjera predmeta. Imajte na umu da se predmeti ne kreću uvijek u istom smjeru kao sila koja je na njih primijenjena; na primjer, ako mali držač povučete za ručku, na njega primijenite dijagonalnu silu (ako ste viši nego što je kolica visoka) kako biste ga pomaknuli prema naprijed.U ovom dijelu imamo posla sa situacijama kada sila i kretanje "idu" u istom smjeru. Za informacije o tome kako izračunati radnu snagu ako to "nije" slučaj, pročitajte više u nastavku.
   • Da bismo to učinili transparentnim, razradit ćemo sljedeći problem. Pretpostavimo da vlak s igračkama vuče lokomotiva. U ovom su slučaju i vektor sile i smjer kretanja vlaka međusobno jednaki; naprijed. U sljedećih nekoliko koraka koristit ćemo te podatke za izračun posla koji je obavila lokomotiva.
2. Odredite kretanje predmeta. Prva varijabla koja nam treba za formulu rada je D, ili pomak, koji je obično lako pronaći. Deplasman je udaljenost u kojoj se objekt pomiče u pravoj liniji. U slučaju znanstvenih problema, ti se podaci obično daju ili ih je moguće zaključiti iz podataka. U stvarnom svijetu pomake možete pronaći mjerenjem udaljenosti između početne i krajnje točke (ne duž pređene staze, već "u zračnoj liniji").
   • Udaljenost treba prikazati u metrima (SI jedinica).
   • U našem primjeru vlaka utvrđujemo rad koji se izvodi na vlaku dok se kreće duž pruge. Ako je početna točka postavljena na 0, a krajnja točka na 2 metra, tada pretpostavljamo da je pomak D jednak 2 metra.
3. Odredite silu koja djeluje na predmet. Zatim odredite veličinu sile koja se koristi za pomicanje predmeta. Ovo je mjera "veličine" sile; što je veća sila, to će biti veće ubrzanje predmeta. Ako veličina sile nije dana, možete je izvesti iz mase i ubrzanja objekta (pod pretpostavkom da nema drugih sila koje treba uzeti u obzir) prema formuli F = M x A.
   • Imajte na umu da je jedinica snage Newton.
   • Pretpostavimo da u ovom primjeru ne znamo veličinu sile. Ali znamo da je masa vlaka jednaka 0,5 kg i da sila uzrokuje njegovo ubrzanje od 0,7 m / s. U ovom slučaju veličinu možemo pronaći pomoću M x A = 0,5 x 0,7 = 0,35 Njutna.
4. Pomnožite silu pomnoženu s udaljenostom. Ako znate veličinu sile na predmet i udaljenost koju je premjestio, ostalo je lako. Pomnožite ove dvije vrijednosti da biste pronašli radnu snagu.
   • Sada je vrijeme da riješimo stvarni problem. S vrijednošću sile od 0,35 Njutna i vrijednošću pomaka od 2 metra, odgovor postaje: 0,35 × 2 = 0,7 džula.
   • Možda ste primijetili da u formuli kako je naznačeno u uvodu postoji dodatni dio: cos (θ). Kao što je gore navedeno, sila i smjer kretanja su jednaki. To znači da je kut između njih jednak 0. Budući da je cos (0) = 1, kut nam nije potreban, jer je jednak 1.
5. Odgovor dajte u džulima. Između ostalog, u fizici se rad gotovo uvijek izražava u džulima. 1 Joule je definiran kao 1 Njutn primijenjen na 1 metar, ili drugim riječima, 1 Njutn × metar. To ima smisla jer pomnožite udaljenost silom i tako izrazite to u Nm.
   • Imajte na umu da postoji alternativni izraz za džule; 1 W u sekundi. Pogledajte dolje za detaljniju raspravu o moći u odnosu na posao.

Dio 2 od 3: Pronalaženje posla kada se sila primjenjuje iz kuta

1. Odredite silu i pomak kao i obično. Iznad smo se pozabavili problemom rada, gdje objekt i sila idu u istom smjeru. U stvarnosti to često nije slučaj. U onim slučajevima kada su sila i kretanje predmeta suprotni, morate uzeti u obzir razliku između njih dvoje i to uračunati u izračun za točan rezultat. Za početak pronađite veličinu sile i pomicanje predmeta kao i obično.
   • Pogledajmo još jedan primjer. U ovom slučaju kažemo da vučemo vlak baš kao u prethodnom primjeru, ali je vučna sila usmjerena prema gore pod kutom. U sljedećem koraku to uzimamo u obzir, ali sada se držimo osnova: pomaka vlaka i veličine sile na vlak. Pretpostavimo da sila ima veličinu 10 njutna i da je pomak opet jednak 2 metra, kao prije.
2. Sada odredite kut između smjera sile i pomaka. Suprotno gore opisanim primjerima, sada je potrebno odrediti razliku između dva smjera, izraženu u kutu. Ako ti podaci nisu dani, možete ih izmjeriti ili zaključiti iz drugih podataka koje imate.
   • U našem primjeru problema navodimo da se sila primjenjuje od kuta od 60 na vodoravnu. Ako se vlak još uvijek kreće vodoravno, tada je kut između kretanja vlaka i sile jednak 60.
3. Pomnožite silu F pomnoženu D pomnoženu s kutom cos (θ). Jednom kad spoznate pomak, silu i kut (između vektora i kretanja), rješenje je gotovo jednako lako kao i bez uzimanja u obzir kutova. Samo uzmite cos kuta (za to će vam vjerojatno trebati kalkulator) i pomnožite ga snagom i pomakom da biste pronašli svoj odgovor (u džulima).
   • Ajmo sada riješiti problem uzorka. Pomoću kalkulatora utvrđujemo da je cos 60 jednako 1/2. Unesite ovo u formulu i tada možemo riješiti: 10 Njutna × 2 metra × 1/2 = 10 džula.

Dio 3 od 3: Koristite vrijednost za rad

1. Formulu možete i obrnuti da biste pronašli udaljenost, silu ili kut. Naravno, gore navedena formula korisna je ne samo za pronalazak radne snage, već i za pronalazak ostalih varijabli iste formule, ako se daje rad. U tim slučajevima samo izolirate varijablu koju želite izračunati i riješiti prema jednostavnim algebarskim principima.
   • Pretpostavimo da znamo da se vlak vuče silom od 20 njutna pod kutom i da se kreće duž pruge na udaljenost od 5 metara, radeći 86,6 džula posla. Međutim, ne znamo kut u kojem sila djeluje na objekt. Da bismo to popravili, odvajamo varijablu i radimo ovako:

     86,6 = 20 × 5 × cos (θ)

     86,6 / 100 = cos (θ)

     arccos (0.866) = θ = 30

2. Podijelite s vremenom koje je pokretu bilo potrebno za pronalaženje sposobnosti. Rad je izravno povezan s "bogatstvom". Moć je jednostavno način da se izrazi do koje se mjere obavlja unutar određenog sustava tijekom vremena koje mu je trebalo. Dakle, da biste pronašli sposobnost, sve što morate učiniti je podijeliti obavljeni posao na premještanju predmeta prema trajanju kretanja. Snaga se izražava u jedinici vata (jednako džulima u sekundi).
   • Koristeći gornji primjer, pretpostavimo da je trebalo 12 sekundi da se vlak pomakne za 5 metara. U tom slučaju učinjeni posao (86,6 džula) dijelimo s vremenom (12 sekundi) kako bismo pronašli odgovor. Dakle snaga je: 86,6 / 12 = "7,22 vati.
3. Upotrijebite formulu TME_ja + W_nc = TME_f kako bi se pronašla mehanička energija sustava. Rad se također može koristiti za određivanje energije određenog sustava. U gornjoj formuli, TME_ja = je početni ukupna mehanička energija unutar sustava, TME_f = the konačni ukupna mehanička energija unutar sustava i W._nc = rad obavljen na sustavu zbog nekonzervativnih sila. U ovoj formuli, ako se sila kreće u smjeru pomicanja, tada je pozitivna, a ako se suprotstavi, negativna je. Imajte na umu da se obje varijable energije mogu naći s formulom (½) mv gdje je m = masa i v = volumen.
   • Na primjer, u primjeru problema dva koraka ranije, možemo pretpostaviti da je vlak u principu imao ukupnu mehaničku energiju od 100 džula. Budući da sila u ovom primjeru vuče vlak, u smjeru kretanja je pozitivna. Energija vlaka je TME_ja + W_nc = 100 + 86,6 = 186, džul.
   • Imajte na umu da su nekonzervativne sile one snage kod kojih snaga potrebna za ubrzanje objekta ovisi o putu objekta. Trenje je dobar primjer; objekt gurnut kratkom ravnom stazom do točke u prosjeku će iskusiti manje trenja od objekta koji je gurnut dužom, vijugavijom stazom do iste krajnje točke kao kratka staza.

Savjeti

• Ako uspijete riješiti problem, nasmiješite se i potapšajte po leđima!
• Izradite što više vježbi pomoću kojih naučite razumjeti predmet.
• Nastavite vježbati i pokušajte ponovo ako prvi put ne uspije.
• Naučite sljedeće točke o trudovima:
  • Rad može biti pozitivan ili negativan. (Ovdje mislimo na fizičko značenje pozitivnog i negativnog, a ne na doslovno značenje.)
  • Rad je negativan ako je sila suprotna smjeru pomicanja.
  • Rad je pozitivan ako je sila jednaka smjeru pomicanja.