Ποιος είναι ο ορισμός της εργασίας στη Φυσική;
Στη φυσική, η εργασία ορίζεται ως μια δύναμη που προκαλεί την κίνηση —ή μετατόπιση— ενός αντικειμένου. Στην περίπτωση μιας σταθερής δύναμης, το έργο είναι το κλιμακωτό γινόμενο της δύναμης που ασκείται σε ένα αντικείμενο και της μετατόπισης που προκαλείται από αυτή τη δύναμη. Αν και τόσο η δύναμη όσο και η μετατόπιση είναι διανυσματικά μεγέθη, το έργο δεν έχει κατεύθυνση λόγω της φύσης ενός κλιμακωτού γινόμενου (ή κουκκίδων) στα διανυσματικά μαθηματικά. Αυτός ο ορισμός είναι συνεπής με τον σωστό ορισμό επειδή μια σταθερή δύναμη ενσωματώνεται απλώς στο γινόμενο της δύναμης και της απόστασης.
Διαβάστε παρακάτω για να μάθετε μερικά πραγματικά παραδείγματα εργασίας καθώς και πώς να υπολογίσετε την ποσότητα της εργασίας που εκτελείται.
Παραδείγματα εργασίας
Υπάρχουν πολλά παραδείγματα εργασίας στην καθημερινή ζωή. Η Physics Classroom σημειώνει μερικά:ένα άλογο που τραβάει ένα άροτρο μέσα στο χωράφι. Ένας πατέρας που σπρώχνει ένα καροτσάκι στον διάδρομο ενός παντοπωλείου. μια μαθήτρια που σηκώνει στον ώμο της ένα σακίδιο γεμάτο βιβλία. ένας αρσιβαρίστας που σηκώνει μια μπάρα πάνω από το κεφάλι του. και ένας Ολυμπιονίκης που εκτοξεύει τη σφαιροβολία.
Γενικά, για να συμβεί εργασία, πρέπει να ασκηθεί δύναμη σε ένα αντικείμενο που να το κάνει να κινηθεί. Έτσι, ένας απογοητευμένος άνθρωπος που πιέζει έναν τοίχο, μόνο και μόνο για να εξαντληθεί, δεν κάνει καμία δουλειά επειδή ο τοίχος δεν κινείται. Ωστόσο, ένα βιβλίο που πέφτει από ένα τραπέζι και χτυπά στο έδαφος θα θεωρηθεί έργο, τουλάχιστον από άποψη φυσικής, επειδή μια δύναμη (βαρύτητα) ασκεί το βιβλίο που προκαλεί τη μετατόπισή του προς τα κάτω.
Τι δεν λειτουργεί
Είναι ενδιαφέρον ότι ένας σερβιτόρος που κουβαλά ένα δίσκο ψηλά πάνω από το κεφάλι του, στηριζόμενος από το ένα του χέρι, καθώς περπατά με σταθερό ρυθμό σε ένα δωμάτιο, μπορεί να νομίζει ότι εργάζεται σκληρά. (Μπορεί ακόμη και να ιδρώνει.) Αλλά, εξ ορισμού, δεν κάνει κάτι δουλειά. Είναι αλήθεια ότι ο σερβιτόρος χρησιμοποιεί δύναμη για να σπρώξει το δίσκο πάνω από το κεφάλι του, και επίσης είναι αλήθεια ότι ο δίσκος κινείται κατά μήκος του δωματίου καθώς ο σερβιτόρος περπατά. Όμως, η δύναμη—το σήκωμα του δίσκου από τον σερβιτόρο—δεν προκαλεί ο δίσκος για να μετακινηθεί. "Για να προκληθεί μια μετατόπιση, πρέπει να υπάρχει μια συνιστώσα δύναμης στην κατεύθυνση της μετατόπισης", σημειώνει το Physics Classroom.
Υπολογισμός εργασίας
Ο βασικός υπολογισμός της εργασίας είναι στην πραγματικότητα πολύ απλός:
W =Fd
Εδώ, το "W" σημαίνει εργασία, το "F" είναι η δύναμη και το "d" αντιπροσωπεύει τη μετατόπιση (ή την απόσταση που διανύει το αντικείμενο). Το Physics for Kids δίνει αυτό το παράδειγμα προβλήματος:
Ένας παίκτης του μπέιζμπολ ρίχνει μια μπάλα με δύναμη 10 Newton. Η μπάλα ταξιδεύει 20 μέτρα. Ποιο είναι το συνολικό έργο;
Για να το λύσετε, πρέπει πρώτα να ξέρετε ότι ένας Νεύτωνας ορίζεται ως η δύναμη που απαιτείται για την παροχή μάζας 1 κιλό (2,2 λίβρες) με επιτάχυνση 1 μέτρο (1,1 γιάρδες) ανά δευτερόλεπτο. Ένα Newton συντομεύεται γενικά ως "N." Επομένως, χρησιμοποιήστε τον τύπο:
W =Fd
Έτσι:
Π =10 Β * 20 μέτρα (όπου το σύμβολο "*" αντιπροσωπεύει χρόνους)
Λοιπόν:
Εργασία =200 τζάουλ
Ένα τζάουλ, ένας όρος που χρησιμοποιείται στη φυσική, ισούται με την κινητική ενέργεια 1 κιλού που κινείται με 1 μέτρο ανά δευτερόλεπτο.
