Šta je posao u fizici? Rad sila, rad širenja gasa i rad momenta sile

Svako shvata da je posao vrsta društvene aktivnosti čoveka, koja mu je potrebna da bi osigurala njegovu egzistenciju. Ipak, postoji i sličan koncept u fizici, koji ima potpuno drugačije značenje. Šta je posao u fizici, odgovoriće ovaj članak.

Radite kao fizička veličina

Odgovarajući na pitanje, šta je rad u fizici, treba pojasniti da je to energija koja se troši na obavljanje bilo kakvih radnji. Na primjer, osoba nosi teret s jednog mjesta na drugo, radeći posao protiv sila trenja. Ako ova osoba počne da podiže teret, onda će njegov rad biti usmeren na prevazilaženje gravitacione sile planete. Još jedan primjer: plin ispod klipa, kao rezultat zagrijavanja, počinje povećavati svoju zapreminu, u tom slučaju se kaže da radi neki posao.

U svim ovim slučajevima postoji jedna zajednička karakteristika: rad se razlikuje od nule samo kada postoji neka vrsta mehaničkog kretanja predmeta ili njihovih delova (kretanje radnika sa opterećenjem, širenje gasa).

Dakle, rad je proces prijenosa energije iz jednog stanja u drugo za dato tijelo, uslijed čega ovo tijelo mijenja svoj položaj u prostoru.

Formula rada

Sada ćemo pokazati kako se proučavana količina može kvantificirati. Prenos energije između različitih stanja moguć je samo ako je prisutna neka sila. To može biti fizički napor ljudskih ruku i stopala, sila mašina, stvoreni pritisak, koji se lako pretvara u silu u slučaju sagorevanja goriva u cilindru, sila elektromagnetne indukcije elektromotora i tako dalje.

Sljedeća formula će odgovoriti na pitanje Kako pronaći posao u fizici:

A = (F * l)

Rad a je skalarna veličina, zauzvrat, sila F i pomak l su vektorske veličine. Zato formula za izračunavanje A koristi zagrade kako bi pokazala da je to skalarni proizvod vektora. U skalarnom obliku, gornji izraz se može prepisati na sljedeći način:

A = F * l * cos (φ)

Ovdje φ je ugao između vektora sile F i pomaka l.

Budući da se pomak mjeri u metrima, a sila u njutnima, jedinica rada bit će Njutn po metru (N * m). U SI, ova jedinica ima svoje ime-joule (J). Ispostavilo se da rad od 1 J odgovara sili od 1 N, koja je, djelujući u smjeru pomjeranja, pomjerila tijelo za 1 metar.

Operacija gasa

Analizirali smo pitanje šta je to mehanički rad u fizici, i dali su formulu po kojoj se može izračunati. U slučaju širenja gasa, međutim, koristi se drugačiji izraz.

Pretpostavimo da imamo gasni sistem koji ispunjava zapreminu V₁ i je ispod pritisak P. Pretpostavimo, kao rezultat nekog spoljašnjeg ili unutrašnjeg uticaja na sistem, njegov volumen se promenio i postao jednak V₂. Tada se rad gasa a može odrediti sljedećom formulom:

A = ∫_V(P (V) * dV)

Ako grafiramo funkciju P (V) u Osama P-V, tada će površina ispod krive biti numerički jednaka vrijednosti A.

U slučaju izobaričnog procesa (P = const) za ideal gas, odgovor na pitanje Kako pronaći posao u fizici je sljedeći jednostavan izraz:

A = P *(V₂-V₁)

Ako se zapremina gasa ne promeni kao rezultat termodinamičkog procesa, tada će njegov rad biti nula. Ako V₂>V₁, , tada plin obavlja pozitivan rad, ako V₁>V₂, , zatim negativno.

The work of the moment of force

Moment sile je fizička veličina, koja se izražava sljedećom formulom:

M = [F * r]

Odnosno, M je jednak vektorskom proizvodu sile F radijusom vektora r u odnosu na os rotacije. Moment sile se izražava u N * m.

Šta je rad trenutka sile u fizici? Sledeća formula će odgovoriti na ovo pitanje:

A = M * θ

Ova jednakost znači da ako moment M, koji djeluje na sistem, dovodi do njegove rotacije oko ose za ugao θ, onda on obavlja posao a. Ugao θ ovdje mora biti izražen u radijanima da bi se posao obavio u džulima.

Proračun rada momenta sile igra važnu ulogu u svim mehaničkim sistemima gde postoji rotacija, na primer, točkovi, zupčanici, osovine i tako dalje.

Gravitacioni rad

Nakon što smo shvatili šta je rad u fizici, izračunavamo ovu vrijednost za sile gravitacije. Pretpostavimo da tijelo mase m pada sa visine h. Budući da gravitacija F djeluje okomito prema dolje, obavlja pozitivan posao. Određuje se sljedećom formulom:

A = m * g * h,

gdje je F = m * g

Mnogi u rezultirajućoj formuli za veličinu a mogu vidjeti izraz za potencijalnu energiju tijela koje se nalazi u polju gravitacionih sila. Tokom pada tijela, gravitacija obavlja posao prevođenja potencijalne energije tijela u kinetičku energiju njegovog kretanja.