Darbas fizikoje yra reikšmė, kuri randama padauginus kūną judinančios jėgos modulį iš jo nukelto atstumo. Straipsnyje mes išsamiai apsvarstysime situacijas, kai kūnas juda ir lieka nejudantis. Išmokime darbo formulę ir jos matavimo vienetus.
Kūną veikiančios jėgos
Įsivaizduokime, kad turime siūlą, ant kurio pakabinamas kūnas. Iš sriegio pusės jį veikia sriegio tamprumo jėga, žymėkime F. Kūnas nejudantis, tarkime, siūlą pritvirtinome prie trikojo. Ar būtina ką nors daryti, kad ši būsena išliktų neribotą laiką? Nr. Nors kūną veikia jėga, jis nejuda.
Darbas fizikos srityje – kas tai? Prieš atsakydami į šį klausimą, apsvarstykite situaciją. Tarkime, kad kūnas juda, bet jo neveikia jokios jėgos. Pavyzdžiui, jei tai rutulys toli kosmose, toli nuo visų žvaigždžių ir galaktikų. Tada jų traukos jėga bus nereikšminga. Nubraižykite diagramą.
Kūnas pajudėjo tam tikru atstumu s, bet nėra jėgos (F=0). Ar tai būtinaimtis kokių nors veiksmų, kad kūnas judėtų? Nr. Šią būseną galima išlaikyti neribotą laiką. Tai tolygus tiesinis judėjimas, kai nėra jėgų, veikiančių kūną.
Priverstinis mechaninis darbas
O dabar situacija iš esmės kitokia. Mes pakelsime tą patį kamuolį. Jį veikia jėga, ji veikiama kūną iš virvės pusės. Rutulio judėjimo dydį žymime raide s, o jėgą – F. Ar pats rutulys pakils? Ne, kažkas turi jį pakelti. Pavyzdžiui, kažkur turi veikti elektros variklis. Bet kad jis veiktų, iš užtvankos turi kristi vanduo, dėl kurio sukasi turbina, prie kurios prijungtas generatorius. Per elektros liniją energija turi būti perduodama varikliui, kuris turi veikti ir kelti krovinį. Tai reiškia, kad judėjimas negali būti realizuotas savaime.
Fizikai teigia, kad pirmaisiais dviem atvejais jėga neveikia mechaninio darbo. Trečiuoju atveju darbas atliktas. Iš ko jis gaminamas? Jėga F. Fizikoje darbas yra kiekis. Ir jei taip, tai gali keistis aukštyn ir žemyn. Nesunku atspėti, kad padidinus jėgą ir pajudinus kūną tuo pačiu atstumu, šios jėgos darbas bus didesnis. Kaip galima padidinti jėgą? Pavyzdžiui, paimti kamuolį dvigubai sunkiau. Tada darbas padvigubės. Todėl jėgos atliktas darbas yra proporcingas jėgos dydžiui. Tai yra įstatymas.
Mechaninė darbo formulė
Įsivaizduokime, kad tą patį rutulį reikia pakelti ne 50 cm, o 100 cm.atlikite darbą, kad pakeltumėte jį iš pradžių į pirmąją atstumo pusę, o tada į antrąją. Kiekvieną kartą bus atliktas tas pats darbas, tačiau bendras darbas bus dvigubai didesnis. Tai reiškia, kad darbas yra tiesiogiai proporcingas kūno nuvažiuotam atstumui. Todėl fizikai sutiko Fs reikšmę žymėti raide A ir vadinti ją jėgos darbu. Išraiška Fs bus tiesiogiai proporcinga kūno jėgai ir poslinkiui.
A=Fs yra darbo fizikos srityje formulė. A yra norima kūnui veikiančios jėgos vertė, o s yra kūno nueitas kelias. Tačiau būna situacijų, kai jėga veikiama kūną, bet jis nejuda. Mūsų trečiuoju atveju kūnas juda ta pačia kryptimi, kaip veikiama jėga. Todėl tiksliau būtų sakyti, kad s yra kūno poslinkis jėgos kryptimi. Suformuluokime apibrėžimą: darbas fizikoje yra reikšmė, lygi jėgos modulio ir kūno poslinkio jėgos kryptimi sandaugai.
Matavimo vienetai
Pažiūrėkime į apibrėžiančią formulę A=Fs. [A]=Nm=J. N yra niutonai, J yra džauliai. Kaip suprasti, kas yra 1 džaulis? Nubraižykime diagramą, rodančią jėgą, atliekančią vieno džaulio darbą.
Paveikslėlyje parodyta pradinė ir galutinė kūno padėtis. Perkėlėme jį į 1 m atstumą Judant kūną veikė vieno niutono jėga. A \u003d 1 N1 m \u003d 1 J. Tai yra, vienas džaulis yra darbas, atliekamas vieno niutono jėga, kai kūnas juda 1 m atstumu jėgos kryptimi.
Vienas džaulis yra nedidelis darbo kiekis. Pakelti1 kg svorio 10 cm, jums reikia atlikti darbą per 1 džaulį. Norėdami jį pakelti iki metro aukščio, turite atlikti 10 džaulių darbą. Jei kalbėtume apie kranų darbą, jie tonas pakelia dešimtimis metrų. Todėl naudojami ir kiti darbo matavimo vienetai: kilodžauliai, megadžauliai ir kt. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10 ^ 6 J. Sieninio laikrodžio rodyklę paleidžia variklis. Tai veikia daug mažiau nei vienas džaulis. Jis matuojamas milidžauliais. 1 mJ=0,001 J. Taip pat yra mikrodžaulių. 1 μJ=110^-6 J.
