Факторы, влияющие на работу, и влияние угла между силой и смещением на работу
Смысл работы в физике отличается от того, что используется в повседневной жизни. Работа не означает, что трудная задача выполнена. В физике есть два условия для выполнения работы: действующая сила и смещение в направлении движения. сила .
Это можно проиллюстрировать следующими двумя примерами:
Игрок, который поднимает веса, действительно работает, потому что сила, действующая на веса, перемещает их вверх на расстояние в направлении силы .
Человек, толкающий стену, не работает, потому что сила, действующая на стену, не сдвигает ее, и стена остается неподвижной.
Итак, когда на объект действует сила, перемещая его через определенное смещение в направлении силы, говорят, что сила действительно работает.
Сделанная работа (W) определяется соотношением: W = F. d, где (F) — действующая сила, а (d) — смещение объекта вдоль линии силового воздействия.
Если направление силы (F) наклонено под углом (θ) к направлению смещения (d), то W = F d cos θ.
Единица измерения работы — кгм² / с², что эквивалентно Нм или Джоулям (Дж). Размеры работы — ML²T −2 .
Таким образом, работа и ее единица Джоуль определяются следующим образом:
Работа: это скалярное произведение действующей силы (F) и смещения (d) в направлении силы.
Джоуль: это работа, совершаемая силой в один Ньютон, чтобы переместить объект на один метр в направлении силы.
Когда человек выполняет работу 200 Дж над объектом, это означает, что когда этот человек воздействует на объект силой 200 Н, объект перемещается на 1 м по линии действия силы.
Хотя и сила, и смещение являются векторными величинами , работа — это скалярная величина, потому что работа является скалярным произведением силы и смещения.
Факторы, влияющие на работу
Действующая сила на тело: Работа прямо пропорциональна действующей силе при постоянном смещении и постоянном угле между силой и смещением.
Наклон = W / F = d cos θ
Смещение тела: работа прямо пропорциональна смещению при постоянной силе и постоянном угле между силой и смещением.
Наклон = W / d = F cos θ
W = F d cos θ
Угол между силой и смещением: работа прямо пропорциональна косинусу угла между силой и смещением при постоянной силе и постоянном смещении.
Наклон = W / cos θ = F d
Влияние угла между силой и смещением на работу
Когда угол между силой и смещением равен нулю, выполняемая работа максимальна, когда направление силы совпадает с направлением смещения, например, если человек тянет объект на определенное расстояние.
W = F d cos 0 ° = F d
Когда θ = 90 °, проделанная работа равна нулю, когда направление силы перпендикулярно направлению смещения, W = F d cos 90 ° = 0.
Пример: человек движется горизонтально, неся предмет, где горизонтальное смещение объекта перпендикулярно направлению тяги.
Когда 0 ≤ θ <90 °, работа положительна, человек работает с объектом, W = F d cos θ = + ve значение.
Пример: человек тянет за предмет.
Когда 180 ° ≤ θ <90 °, выполненная работа отрицательна, объект действительно воздействует на человека, W = F d cos θ = — значение ve .
Пример: человек тянет за собой объект, двигаясь в направлении, противоположном направлению силы.
Когда θ = 180 °, выполненная работа отрицательна. Направление силы противоположно направлению смещения, W = F d cos 180 = — F d.
Пример: Работа, выполняемая силой автомобильного тормоза, Работа, совершаемая силами трения .
Работа , выполняемая при нажатии объекта вперед больше , чем перетащить его позади, Потому что: На толкая , составляющая сила (F грех θ) действует в направлении от веса объекта (ш) , что увеличивает трение , больше работы требуется , чтобы переместить объект .
На перетаскивания , компонент силы (F грех θ) действует противоположно направлению от веса объекта (W) , который уменьшает трение , меньше работы требуется , чтобы переместить объект.
Поиск работы, выполненной графически
Проделанную работу можно найти графически, используя график (сила — смещение). Если постоянная сила (F) действовала на тело и смещала его посредством смещения (d) в направлении силы, θ = 0.
При графическом представлении зависимости (сила против смещения) мы получаем прямую линию, параллельную оси смещения.
Работа = Сила × Смещение
Работа (графически) = Длина × Ширина
Работа = Площадь под кривой (сила — смещение).
Джеймс Джоуль (1818 — 1889 ): английский ученый, который первым осознал, что работа генерирует тепло. В одном из своих экспериментов он обнаружил, что температура воды внизу водопада выше, чем наверху, и пришел к выводу, что температура воды внизу водопада выше, чем наверху. часть энергии воды превращается в тепло .