Čo je práca vo fyzike?

Práca vo fyzike je veličina, ktorá sa zistí vynásobením modulu sily pohybujúcej sa telom vzdialenosťou, o ktorú sa pohybovalo. V článku sa budeme podrobne zaoberať situáciami, keď sa telo pohybuje a zostáva nehybné. Zistíme vzorec práce a jej jednotky merania.

Sily pôsobiace na telo

Predstavme si, že máme niť, na ktorej je telo zavesené. Zo strany závitu pôsobí na ňu elastická sila závitu, označujeme ju ako závit. Telo je nehybné, povedzme, že sme na statív pripevnili niť. Musím urobiť niečo, aby som udržal tento stav na neurčito? Žiadny. Aj keď sila pôsobí na telo, nepohybuje sa.

Čo je práca vo fyzike? Pred odpovedaním na túto otázku zvážme situáciu. Predpokladajme, že sa telo pohybuje, ale nepôsobia naň žiadne sily. Napríklad, ak je to guľa vo vzdialenom vesmíre, ďaleko od všetkých hviezd a galaxií. Potom bude sila ich príťažlivosti zanedbateľná. Poďme nakresliť diagram.

Telo sa posunulo o určitú vzdialenosť s, ale súčasne neexistuje žiadna sila (F = 0). Je potrebné podniknúť akékoľvek kroky, aby sa telo mohlo ďalej pohybovať? Žiadny. Tento stav môže pretrvávať donekonečna. Toto je rovnomerný priamočiary pohyb v neprítomnosti sily pôsobiace na telo.

Sila, ktorá vytvára mechanickú prácu

A teraz je situácia zásadne odlišná. Budeme zvyšovať rovnakú loptu. Pôsobí na neho sila, pôsobí na telo zo strany lana. Veľkosť pohybu lopty je označená písmenom s a sila je F. Bude balón stúpať sám? Nie, niečo to musí zdvihnúť. Napríklad niekde musí bežať elektrický motor. Aby však fungovala, musí z priehrady padať voda, čo vedie k otáčaniu turbíny, ku ktorej je pripojený generátor. Prostredníctvom elektrického vedenia musí byť energia prenášaná do motora a musí pracovať a zdvíhať náklad. To znamená, že pohyb sa nedá realizovať sám.

Fyzici tvrdia, že v prvých dvoch prípadoch sila nevykonáva žiadnu mechanickú prácu. V treťom prípade sa práca vykonáva. Čím sa vyrába? Silou F. Vo fyzike je práca veličinou. A ak áno, potom sa to môže meniť hore a dole. Nie je ťažké uhádnuť, že ak sa sila zvýši a telo sa presunie do rovnakej vzdialenosti, potom bude práca tejto sily väčšia. Ako môžem zvýšiť svoju silu? Vezmite si napríklad loptu dvakrát tak ťažkú. Potom sa práca zdvojnásobí. Preto je práca sily úmerná veľkosti sily. Toto je zákon.

Vzorec mechanickej práce

Predstaviť, že my potrebujete zvýšiť rovnakú guľu nie o 50 cm, ale o 100 cm. Je potrebné urobiť prácu, aby ste ho najskôr zdvihli do prvej polovice vzdialenosti a potom do druhej. Rovnaká práca sa bude robiť zakaždým, ale celková práca bude dvakrát toľko. To znamená, že práca je priamo úmerná vzdialenosti pohybu tela. Fyzici sa preto dohodli, že označia hodnotu F * s písmenom A a nazvú ju prácou sily. Výraz F * s bude priamo úmerný sile a pohybu tela.

A=F * S je vzorec pre prácu vo fyzike. A je požadované množstvo sily pôsobiacej na telo a s je cesta, ktorú telo prejde. Existujú však situácie, keď na telo pôsobí sila, ale nepohybuje sa. V našom treťom prípade sa telo pohybuje rovnakým smerom, v akom pôsobí sila. Preto by bolo presnejšie povedať, že s je pohyb tela v smere sily. Formulujme definíciu: práca vo fyzike je veličina rovnajúca sa súčinu modulu sily na pohyb telesa v smere sily.

Merné jednotky

Pozrime sa na definujúci vzorec A=F * s. [A] = N * m=J. H je Newtons, J je jouly. Ako nakupovať, čo je 1 joule? Nakreslíme diagram, na ktorom zobrazíme silu vykonávajúcu prácu v jednom joule.

Obrázok ukazuje počiatočnú a konečnú polohu tela. Presunuli sme ho do vzdialenosti 1m. Pri pohybe bola na telo aplikovaná sila jedného Newtona. A=1 N*1 m=1 J. To znamená, že jeden joule je práca vykonávaná silou jedného Newtona pri pohybe tela vo vzdialenosti 1 m v smere sily.

Jeden joule je malá práca. Ak chcete zdvihnúť kilogramovú hmotnosť o 10 cm, musíte vykonať prácu v 1 joule. Ak ju chcete zvýšiť na výšku metra, musíte vykonať prácu v 10 jouloch. Ak hovoríme o práci žeriavov, zdvíhajú tony o desiatky metrov. Preto sa používajú aj iné jednotky merania práce: kilojoules, megajoules atď. . 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10^6 J. Šípka nástenných hodín je poháňaná motorom. Robí oveľa menej práce ako jeden joule. Meria sa v milijouloch. 1 MJ=0,001 J. Existujú aj mikrojoulové. 1 MCJ=1*10^-6 J.