механическая работа

Физический

2022

Мы объясняем, что такое механическая работа в физике, ее характеристики и формулу для ее расчета. Также, какие типы существуют и примеры.

Механическая работа – это количество энергии, переданной телу силой.

Что такое механическая работа?

В физический, а точнее в ответвляться принадлежащий механика, подразумевается механическая работа (или просто работал) к действию прочность на тело в состоянии покоя движение, чтобы произвести смещение в организме пропорционально Энергия вложена в силу, которая его движет. Другими словами, механическая работа – это количество энергии, переданное телу под действием действующей на него силы.

Механическая работа это величина скаляр, который обычно измеряется в Международная система (SI) через джоули или джоули (J) и обозначается буквой W (от англ. Работа, "Работал"). Кроме того, часто говорят о положительной или отрицательной работе в зависимости от того, передает ли сила энергию объекту (положительная работа) или отнимает ее (отрицательная работа). Так, например, тот, кто бросает мяч, совершает положительную работу, а тот, кто его ловит, совершает отрицательную работу.

Характеристики механической работы

Механический труд характеризуется:

  • Это скалярная величина, которая измеряется в джоулях (то есть килограммах на квадратный метр, деленная на секунду в квадрате) и обозначается буквой W.
  • Она напрямую зависит от вызывающей ее силы, так что для того, чтобы над телом была совершена механическая работа, к нему по определенному пути должна быть приложена механическая сила.
  • В современном языке термин «работа» используется для определения той механической деятельности, выполнение которой требует определенного количества энергии.
  • Передача нагревать (калорийность) не считается формой работы, хотя и состоит в передаче энергии.

Формула механической работы

Простейшая формула для расчета работы тела, движущегося под действием силы, обычно выглядит следующим образом:

W = F x д

где W — совершенная работа, F — сила, действующая на тело, а D — расстояние, на которое тело перемещается.

Однако силу и расстояние обычно считают векторными величинами, которые требуют определенной ориентации в пространстве. Таким образом, приведенная выше формула может быть переформулирована для включения такой ориентации следующим образом:

W = F x d x cos𝛂

где косинус альфа (cos𝛂) определяет угол между направлением приложения силы и направлением движения объекта в результате.

Виды механических работ

Отрицательная работа возникает, когда приложенная сила сопротивляется движению объекта.

Механическая работа может быть трех видов в зависимости от того, добавляет ли она, вычитает или поддерживает уровень энергии в движущемся теле. Таким образом, мы можем говорить о:

  • Положительная работа (W > 0). Это происходит, когда сила передает энергию рассматриваемому объекту, вызывая смещение в том же направлении, в котором была применена сила. Примером этого может служить игрок в гольф, который ударяет по мячу клюшкой и заставляет его лететь на несколько метров, или игрок в бейсбол, который ударяет по мячу в движении, изменяя его траекторию.
  • Нулевая работа (W = 0). Это происходит, когда приложенная сила не приводит к смещению объекта, даже если при этом потребляется энергия. Примером этого может быть человек, который толкает очень тяжелый предмет мебели, не заставляя его двигаться ни на дюйм.
  • Отрицательная работа (W < 0).Это происходит, когда приложенная сила вычитает энергию из рассматриваемого объекта, сопротивляясь движению, которое уже принес объект, или уменьшая его перемещение. Примером этого может быть бейсболист, который ловит мяч, брошенный другим, не позволяя ему продолжить траекторию; или человек, который стоит перед объектом, падающим с холма, и, хотя и не в состоянии полностью остановить его, умудряется замедлить его падение.

Примеры механической работы.

Некоторые примеры механической работы:

  • В футбольном матче судья назначает пенальти, и Лионель Месси пинает мяч по направлению к воротам с силой 500 Н, заставляя его пройти около 15 метров, не касаясь земли. Сколько труда вы вложили в то, чтобы забить этот гол?

Ответ: применяя формулу W = F x d, имеем, что Месси совершил работу 500Н х 15м, то есть работу, эквивалентную 7500 Дж.

  • Поезд мчится на юг на полной скорости, направляясь к застрявшему на путях вагону. Супергерой, понимая опасность, решает встать перед локомотивом и остановить его движение. Учитывая, что поезд несет с собой силу 20 000 Н, что супергерой неуязвим, а локомотив находится в 700 метрах от застрявшего вагона, какую работу должен совершить супергерой, чтобы его остановить?

Ответ: Поскольку для торможения локомотива требуется не менее 20 000 Н в обратном направлении, а супергерой хотел бы оставить запас не менее 2 метров между локомотивом и застрявшим вагоном, мы знаем, что он должен приложить работу, равную 20 000 Н х 698 м, то есть отрицательная работа в 13 960 000 Дж.

!-- GDPR -->