Alle forstår, at arbejde er en slags social aktivitet for en person, som han har brug for for at sikre sin eksistens. Men i fysikken er der også et lignende begreb, der har en helt anden betydning. Hvad er arbejde i fysik, vil denne artikel besvare.
Arbejd som en fysisk mængde
Besvarelse af spørgsmålet om, hvad arbejde er i fysik, bør præciseres, at det er den energi, der bruges på at udføre enhver handling. For eksempel overfører en person en belastning fra et sted til et andet, mens han arbejder mod friktionskræfter. Hvis denne person begynder at løfte byrden, vil hans arbejde være rettet mod at overvinde planetens gravitationskraft. Et andet eksempel: gassen under stemplet, som et resultat af opvarmning, begynder at øge sit volumen, i hvilket tilfælde det siges, at det gør noget arbejde.
I alle ovenstående tilfælde er der ét fælles træk: værket adskiller sig kun fra nul, når der er en form for mekanisk bevægelse af genstande eller deres dele(bevægelse af arbejder med last, udvidelse af gas).
Arbejde er således processen med at overføre energi fra en tilstand til en anden for en given krop, som et resultat af hvilken denne krop ændrer position i rummet.
Arbejdsformel
Lad os nu vise, hvordan man kvantitativt beregner værdien under undersøgelse. Overførsel af energi mellem forskellige tilstande er kun mulig, hvis der er en eller anden kraft til stede. Dette kan være den fysiske anstrengelse fra menneskelige hænder og fødder, kraften fra maskiner, det tryk, der skabes, som let omdannes til kraft, i tilfælde af forbrænding af brændstof i en cylinder, kraften fra elektromagnetisk induktion af en elektrisk motor og så videre.
Følgende formel vil besvare spørgsmålet om, hvordan man finder et job i fysik:
A=(F¯l¯)
Værke A er en skalær størrelse, mens kraft F¯ og forskydning l¯ er vektorstørrelser. Det er derfor, formlen til at beregne A bruger parenteser til at vise, at vi taler om skalarproduktet af vektorer. I skalarform kan ovenstående udtryk omskrives som følger:
A=Flcos(φ)
Her er φ vinklen mellem kraftvektorerne F¯ og forskydningen l¯.
Da forskydning måles i meter, og kraft er i Newton, er arbejdsenheden Newton pr. meter (Nm). SI-enheden har sit eget navn, joule (J). Det viser sig, at arbejde på 1 J svarer til en kraft på 1 N, som, der virker i forskydningsretningen, bevægede kroppen vha.1 meter.
Gasarbejde
Vi analyserede spørgsmålet om, hvad mekanisk arbejde er i fysik, og gav en formel, hvormed det kan beregnes. Ved ekspanderende gasser bruges dog et andet udtryk.
Antag, at vi har et gassystem, der fylder volumen V1 og er under tryk P. Lad dets volumen ændre sig som følge af en ekstern eller intern påvirkning af systemet og blev lig med V2. Så kan arbejdet for gas A bestemmes ved følgende formel:
A=∫V(P(V)dV)
Hvis du plotter P(V)-funktionen i P-V-akserne, vil arealet under kurven være numerisk lig med A.
I tilfælde af en isobarisk proces (P=const) for en ideel gas, vil svaret på spørgsmålet om, hvordan man finder arbejde i fysik være følgende simple udtryk:
A=P(V2-V1)
Hvis gasvolumenet ikke ændres som følge af en termodynamisk proces, vil dets arbejde være lig nul. Hvis V2>V1, virker gassen positivt, hvis V1>V 2, derefter negativ.
Work of moment of force
Kraftmomentet er en fysisk størrelse, som udtrykkes ved følgende formel:
M=[F¯r¯]
Det vil sige, M er lig med vektorproduktet af kraften F og radiusvektoren r omkring rotationsaksen. Kraftmomentet er udtrykt i Nm.
Hvad er arbejdet med et kraftmoment i fysik? Til dette spørgsmålfølgende formel vil svare:
A=Mθ
Denne lighed betyder, at hvis momentet M, der virker på systemet, får det til at rotere rundt om aksen med en vinkel θ, så virker det A. Vinklen θ skal her udtrykkes i radianer for at få arbejdet i joule.
Beregningen af kraftmomentets arbejde spiller en vigtig rolle i alle mekaniske systemer, hvor der er rotation, såsom hjul, tandhjul, aksler og så videre.
Tyngeværk
Efter at have fundet ud af, hvad arbejde er i fysik, så lad os beregne denne værdi for tyngdekræfterne. Antag, at et legeme med massen m falder fra en højde h. Da tyngdekraften F virker lodret nedad, virker den positivt. Det bestemmes af følgende formel:
A=mgh, hvor F=mg
Mange i den opnåede formel for værdien af A kan se udtrykket for den potentielle energi af et legeme i feltet med gravitationskræfter. Under kroppens fald udfører tyngdekraften arbejdet med at overføre kroppens potentielle energi til dens bevægelses kinetiske energi.
