Εργασία και δύναμη
Η εργασία και η δύναμη είναι θεμελιώδεις έννοιες της φυσικής. Αυτές οι σημειώσεις του υλικού μελέτης για την εργασία και την ισχύ εξετάζουν τον ορισμό, τη λειτουργία και τις χρήσεις αυτής της έννοιας. Η εξουσία και η εργασία συνδέονται μεταξύ τους. Η ισχύς χρησιμοποιείται ειδικά για να αναφέρεται στον ρυθμό με τον οποίο εκτελείται η εργασία και η εργασία σημαίνει μετατόπιση ενός αντικειμένου.
Εργασία
Ένα έργο λέγεται ότι γίνεται όταν μια εφαρμογή δύναμης προκαλεί τη μετατόπιση ενός αντικειμένου. Η μονάδα SI στην οποία προσδιορίζεται το έργο ονομάζεται Joules, δηλ. 1 J =1 N ⋅ m =1 kg ⋅ m2/s2. Η εργασία ορίζεται ως βαθμωτή ποιότητα, καθώς έχει μόνο μέγεθος και όχι κατευθύνσεις.
Μαθηματικός Τύπος:=(F cos θ )d =F.d
Η μονάδα εργασίας SI είναι Joule (J). Από την άλλη πλευρά, στο σύστημα CGS, η μονάδα εργασίας είναι η erg. Ο τύπος διαστάσεων της εργασίας είναι ML2T-2.
Για παράδειγμα:Ας υποθέσουμε ότι χρησιμοποιείτε ένα νήμα για να τραβήξετε μια κουρτίνα στο πάτωμα. θεωρήστε ότι η κουρτίνα είναι το σύστημά σας και η δύναμη που εφαρμόζετε για να τραβήξετε την κουρτίνα είναι ένας τύπος εξωτερικής δύναμης. Λοιπόν, ας υποθέσουμε ότι τραβάτε αυτό το σύστημα κουρτινών σέρνοντάς το ευθεία πίσω σας, έτσι ώστε το νήμα να είναι παράλληλο με τη γη. Αν χρησιμοποιήσεις το νήμα για να τραβήξεις την κουρτίνα για 1 μέτρο, τότε λέγεται ότι κάνεις δουλειά στην κουρτίνα.
Έτσι, η ποσότητα της εργασίας που κάνετε ισούται με τη δύναμη που χρησιμοποιείτε για να τραβήξετε το κουτί επί την απόσταση που το μετακινήσατε.
Σύμφωνα με την εξίσωση εργασίας, εάν δεν υπάρχει μετατόπιση, τότε η εργασία που γίνεται είναι 0, που σημαίνει ότι δεν έχει γίνει καμία εργασία. Υπονοεί ότι δεν γίνεται καμία εργασία όταν:-
- Δύναμη =μηδέν
- η μετατόπιση =0
- η δύναμη και η μετατόπιση δημιουργούν γωνίες 90 μοιρών ή είναι αμοιβαία κάθετες.
Εργασία που γίνεται με σταθερή δύναμη
Όταν μια δύναμη που επενεργεί σε ένα σώμα παράγει μετατόπιση, τότε το έργο που εκτελείται από τη δύναμη (W), δηλ. W =FS cos θ.
Εδώ η F είναι μια σταθερή δύναμη
Το S είναι μετατόπιση προς λόγω δύναμης
θ είναι η γωνία μεταξύ δύναμης και μετατόπισης
Φύση της εργασίας που έγινε
1) Θετική δουλειά
Το έργο είναι μια κλιμακωτή ποσότητα που μπορεί να είναι θετική ή αρνητική ή ακόμα και 0 όπως δίνεται παρακάτω:
W =FS cos θ
Όπου το θ είναι οξύ (<90°), το cos θ είναι θετικό, επομένως η εργασία που γίνεται είναι θετική.
Π.χ.:
- Όταν ένα σώμα πέφτει ελεύθερα κάτω από τη βαρύτητα, θ =0°, cos θ =cos 0° =+ 1, επομένως το σώμα που πέφτει ελεύθερα είναι +ve.
- Όταν ένας ταύρος τραβάει ένα κάρο εφαρμόζοντας μια δύναμη κατά μήκος του σχοινιού σε οξεία γωνία, η εργασία που γίνεται από την ασκούμενη δύναμη είναι +ve.
- Όταν τεντώνεται ένα ελατήριο, η εργασία που γίνεται από τη δύναμη τάνυσης είναι +ve.
2) Αρνητική εργασία
W =FS cos θ
Όπου θ είναι Αμβλύ (> 90°), το cos θ είναι αρνητικό, επομένως η εργασία που γίνεται είναι αρνητική.
Π.χ.:Όταν ένα σώμα εκτοξεύεται, η κίνησή του αντιτίθεται από τη βαρύτητα
Ενέργεια
Ορίζεται ως η ικανότητα ή η ικανότητα ενός σώματος να κάνει εργασία. Εάν ένα σώμα είναι ικανό να κάνει περισσότερη δουλειά, λέγεται ότι έχει περισσότερη ενέργεια.
Παράγοντες που επηρεάζουν την εργασία
Οι παράγοντες που επηρεάζουν την εργασία είναι:
- Δύναμη – Ορίζεται ως μια ώθηση ή ένα τράβηγμα που μπορεί να προκαλέσει οποιοδήποτε αντικείμενο με μάζα να αλλάξει την ταχύτητα και την επιτάχυνσή του.
- Μετατόπιση – Η γωνία μεταξύ του διανύσματος δύναμης και του διανύσματος μετατόπισης.
Ισχύς
Στη φυσική, η ισχύς μετρά τον ρυθμό με τον οποίο γίνεται η εργασία ή η ενέργεια μεταφέρεται. Ένα εξαιρετικό παράδειγμα για να το καταλάβετε είναι ότι φαντάζεται ένας βράχος να σπρώχνεται και να κινείται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. ο ρυθμός με τον οποίο μετατοπίζεται ο βράχος προς την κατεύθυνση της δύναμης που ασκείται πάνω του θα ήταν η ισχύς του. Η τυπική μονάδα που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ισχύος είναι τα watt (W). Ο τύπος για την ισχύ είναι P=E/t (όπου το P σημαίνει Ισχύς, το E σημαίνει ενέργεια σε joule και το T σημαίνει χρόνος σε δευτερόλεπτα). Η ισχύς μετριέται επίσης σε ιπποδύναμη (hp). Με βάση ένα χρονικό διάστημα, η ισχύς χωρίζεται σε δύο τύπους. Πρώτον, η ποσότητα ισχύος που χρησιμοποιείται σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα είναι γνωστή ως μέση ισχύς
Pavg=W/t
Δεύτερον, ο χρόνος που χρησιμοποιείται σε μια συγκεκριμένη στιγμή είναι γνωστός ως στιγμιαία ισχύς
Pinst=dW/dt.
Συμπέρασμα
Αυτό το υλικό μελέτης εργασίας και δύναμης συζητά έννοιες της φυσικής που είναι εξαιρετικά σημαντικές από την άποψη της εξέτασης. Οι ερωτήσεις που τίθενται από αυτό το θέμα είναι θεωρητικές και αριθμητικές και το επίπεδο των ερωτήσεων είναι σχεδόν εύκολο έως μέτριο. Σε αυτό το υλικό μελέτης σημειώσεις σχετικά με την εργασία και την ισχύ, μελετήσαμε τον ορισμό, την αρχή, τον τύπο, τις μονάδες SI και παραδείγματα εργασίας και ισχύος.
