Práca vo fyzike je hodnota, ktorá sa zistí vynásobením modulu sily, ktorá pohybuje telom, vzdialenosťou, o ktorú sa pohlo. V článku podrobne zvážime situácie, keď sa telo pohybuje a zostáva nehybné. Naučme sa vzorec práce a jej merné jednotky.
Sily pôsobiace na telo
Predstavme si, že máme vlákno, na ktorom je zavesené teleso. Zo strany závitu naň pôsobí elastická sila závitu, označme ho F. Telo je nehybné, povedzme, že sme závit pripevnili na statív. Je potrebné niečo urobiť, aby sa tento stav udržal na neurčito? nie Hoci na telo pôsobí sila, telo sa nehýbe.
Práca vo fyzike – čo to je? Pred zodpovedaním tejto otázky zvážte situáciu. Predpokladajme, že sa teleso pohybuje, ale nepôsobia naň žiadne sily. Napríklad, ak ide o guľu v ďalekom vesmíre, ďaleko od všetkých hviezd a galaxií. Potom bude sila ich príťažlivosti zanedbateľná. Nakreslite diagram.
Teleso sa posunulo o určitú vzdialenosť s, ale nepôsobí tam žiadna sila (F=0). Je potrebnépodniknúť nejaké kroky na udržanie tela v pohybe? nie Tento stav je možné udržiavať donekonečna. Ide o rovnomerný priamočiary pohyb bez pôsobenia síl na telo.
Vynútiť mechanickú prácu
A teraz je situácia zásadne iná. Zdvihneme rovnakú loptu. Pôsobí naň sila, pôsobí na telo zo strany lana. Veľkosť pohybu loptičky označujeme písmenom s a silou - F. Zdvihne sa samotná gulička? Nie, niečo to musí zdvihnúť. Niekde musí fungovať napríklad elektromotor. Aby to ale fungovalo, musí z priehrady padať voda, čo vedie k rotácii turbíny, ku ktorej je pripojený generátor. Cez elektrické vedenie musí byť energia prenášaná do motora a ten musí pracovať a zdvíhať bremeno. To znamená, že pohyb nemôže byť realizovaný sám od seba.
Fyzici tvrdia, že v prvých dvoch prípadoch sila nevykonáva žiadnu mechanickú prácu. V treťom prípade je práca hotová. Čím sa vyrába? Sila F. Vo fyzike je práca veličina. A ak áno, potom sa to môže meniť hore a dole. Je ľahké uhádnuť, že ak sa sila zvýši a teleso sa posunie o rovnakú vzdialenosť, potom bude práca tejto sily väčšia. Ako možno zvýšiť silu? Napríklad zobrať loptu je dvakrát tak ťažké. Potom sa práca zdvojnásobí. Preto je práca vykonaná silou úmerná veľkosti sily. Toto je zákon.
Vzorec pre mechanickú prácu
Predstavme si, že tú istú loptu potrebujeme zdvihnúť nie o 50 cm, ale o 100 cm.urobte prácu, aby ste ho zdvihli najskôr do prvej polovice vzdialenosti a potom do druhej. Zakaždým sa vykoná rovnaká práca, ale celková práca bude dvojnásobná. To znamená, že práca je priamo úmerná vzdialenosti, ktorú telo prejde. Preto sa fyzici dohodli, že hodnotu Fs budú označovať písmenom A a nazvať to dielo sily. Výraz Fs bude priamo úmerný sile a posunutiu telesa.
A=Fs je vzorec pre prácu vo fyzike. A je požadovaná hodnota sily pôsobiacej na teleso a s je dráha, ktorú telo prejde. Sú však situácie, keď na telo pôsobí sila, no nehýbe sa. V našom treťom prípade sa teleso pohybuje rovnakým smerom, akým pôsobí sila. Preto by bolo presnejšie povedať, že s je posunutie telesa v smere sily. Sformulujme si definíciu: práca vo fyzike je hodnota rovnajúca sa súčinu modulu sily a posunutia telesa v smere sily.
Merné jednotky
Pozrime sa na definujúci vzorec A=Fs. [A]=Nm=J. N sú newtony, J sú jouly. Ako pochopiť, čo je 1 joule? Nakreslime diagram znázorňujúci silu vykonávajúcu prácu jedného joulu.
Na obrázku je znázornená počiatočná a konečná poloha tela. Presunuli sme ho na vzdialenosť 1 m. Pri pohybe pôsobila na teleso sila jedného newtonu. A \u003d 1 N1 m \u003d 1 J. To znamená, že jeden joule je práca vykonaná silou jedného newtonu, keď sa teleso pohybuje vo vzdialenosti 1 m v smere sily.
Jeden joule je malé množstvo práce. Zvýšiť1 kg hmotnosti na 10 cm, musíte vykonať prácu za 1 joule. Aby ste ho zdvihli do výšky jedného metra, musíte vykonať prácu 10 joulov. Ak hovoríme o práci žeriavov, zdvíhajú tony o desiatky metrov. Preto sa používajú aj iné jednotky merania práce: kilojouly, megajouly atď. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10 ^ 6 J. Ručička nástenných hodín sa uvádza do pohybu motorčekom. Funguje to oveľa menej ako jeden joule. Meria sa v milijouloch. 1 mJ=0,001 J. Existujú aj mikrojouly. 1 μJ=110^-6 J.
