Εισαγωγή
Όλοι γνωρίζουμε τον όρο «εργασία». Ωστόσο, η εργασία σχετίζεται με την ενέργεια με επιστημονικούς όρους. Η ενέργεια μεταφέρεται από τη μια μορφή στην άλλη όταν γίνεται η εργασία. Το γινόμενο της δύναμης και της μετατόπισης μας οδηγεί στον τύπο του έργου, που είναι:W =(F cos θ) d
Εργασία
Στη φυσική, εργασία σημαίνει μηχανική εργασία. Η εργασία γίνεται όταν ένα σώμα μετατοπίζεται προς μια κατεύθυνση στην οποία ασκείται η δύναμη, για παράδειγμα, όταν σπρώχνετε ένα βράχο, λέγεται ότι η εργασία γίνεται μόνο όταν ο βράχος κινείται και όχι όταν ασκείτε πίεση στον βράχο. Ο τύπος για το έργο είναι W=Fs (όπου w σημαίνει εργασία, F για δύναμη και s για μετατόπιση). Η τυπική μονάδα εργασίας είναι το joule. Υπάρχουν τρεις τύποι εργασίας:θετική εργασία, αρνητική εργασία και μηδενική εργασία. Έργο που έγινε =Δύναμη × ΜετατόπισηW =Fs
- Το έργο έχει μόνο την τιμή του μεγέθους και δεν υπάρχει κατεύθυνση.
- Η μονάδα εργασίας S.I. είναι joule:
1 joule =1 Newton × 1 mètre.
- Η εργασία μπορεί να γίνει μόνο εάν πληρούνται δύο προϋποθέσεις:
- Ένα στοιχείο θα πρέπει να υπόκειται σε βία.
- Το αντικείμενο πρέπει να μετατοπιστεί.
- Το έργο μιας δύναμης σε ένα αντικείμενο θα ήταν μηδέν αν η μετατόπιση του αντικειμένου ήταν μηδέν.
- Η έξοδος μιας δύναμης μπορεί να είναι είτε θετική είτε αρνητική.
- Όταν μια δύναμη λειτουργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση της μετατόπισης, το έργο που γίνεται είναι αρνητικό.
- Όταν η δύναμη είναι προς την κατεύθυνση της μετατόπισης, η εργασία που γίνεται είναι θετική.
- Για να συνοψίσουμε, καμία εργασία δεν έχει ολοκληρωθεί εάν:
- Δεν υπάρχει μετατόπιση.
- Δεν υπάρχει δύναμη.
- Τόσο η δύναμη όσο και η μετατόπιση είναι κάθετες μεταξύ τους.
Τύποι δυνάμεων
- Σταθερή δύναμη – Σταθερή δύναμη είναι η δύναμη όταν η κατεύθυνση και το μέγεθος παραμένουν σταθερά κατά τη διάρκεια της διαδρομής ενός συγκεκριμένου σώματος.
- Μεταβλητή δύναμη- Αυτή είναι η δύναμη όταν η κατεύθυνση και το πλάτος ποικίλλουν κατά την κίνηση του σώματος, για παράδειγμα, δύναμη ελατηρίου, μαγνητική δύναμη και ηλεκτροστατική δύναμη.
Εργασία που γίνεται από μεταβλητή δύναμη
Είναι πιο δύσκολο να υπολογιστεί το έργο της μεταβλητής δύναμης από μια σταθερή δύναμη. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, μια μεταβλητή δύναμη αλλάζει συνεχώς. Η κουκκίδα μιας μεταβλητής δύναμης υπολογίζεται για στοιχειακή μετατόπιση. Κατά τις θεμελιώδεις αλλαγές στη μετατόπιση, η δύναμη θα θεωρείται σταθερή. Όταν η ολοκλήρωση εκτελείται στην πλήρη μετατόπιση από τη μεταβλητή, θα υπολογίσουμε τη συνολική εργασία που έχει κάνει η μεταβλητή δύναμη.
Ας κατανοήσουμε αυτήν την έννοια με την ενσωμάτωση.
Η ολοκλήρωση χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του έργου που εκτελείται από σταθερές και μεταβλητές δυνάμεις, υποδεικνύοντας ότι η συγκεκριμένη μέθοδος προσδιορισμού του έργου που εκτελείται από μια στατική δύναμη σε ένα κινούμενο σώμα είναι να ενσωματώσει το γινόμενο της απόστασης και της δύναμης στην εξίσωση.
Ας υποθέσουμε ότι το αέριο είναι τυλιγμένο στο έμβολο. Πρέπει να υπολογίσουμε την εργασία που κάνει ένα αέριο στο έμβολο. Ως αποτέλεσμα, η πίεση ισούται με τη δύναμη στην περιοχή επιφάνειας είναι σταθερή και μπορεί να αφαιρεθεί από την ολοκληρωτική εξίσωση.dW =Fds =pAds =pdV W =abPdV όπου ab είναι η περιοχή
W =PabdVW =PV Όπου P είναι η πίεση
V είναι η αλλαγή όγκου. Το γινόμενο που προκύπτει από αυτή την εξίσωση είναι παρόμοιο με αυτό που προκύπτει από τη δύναμη και την απόσταση. Συμπέρασμα
Η εργασία που εκτελείται από μια μεταβλητή δύναμη υποδεικνύει ότι όταν μια δύναμη εμφανίζει ένα αντικείμενο και λειτουργεί στο αντικείμενο, η δύναμη μπορεί να αλλάξει το μέγεθος ή την κατεύθυνσή της ή και τα δύο. Ο υπολογισμός του έργου που εκτελείται με μεταβλητή δύναμη είναι πιο περίπλοκος από μια σταθερή δύναμη. Στις μεταβλητές δυνάμεις, η εργασία που γίνεται υπολογίζεται με τη μέθοδο της ολοκλήρωσης.
