Работа - Лексикон на физиката

Лексикон по физика: Работа

работа, Термин за термин, който произлиза от термините сила и път (или път) и е тясно свързан с термина енергия. Единицата за работа на SI е джаулът (J). (Енергийни единици)

1) механика: Ако масова точка е изместена по траектория с прилагане на сила, работата се извършва тук. Математическото определение на работата е

, в който F. обозначава вектора на силата и dr безкрайно малкият елемент на пътя ° С., по които действа силата. Може да се каже, че работата е интеграл на силата на пътя. Във физически смисъл работата е зависима само от компонента на силата F. изпълнен, пътният елемент dr е насочена паралелно. От това определение следва, че сила, която има маса точка Не смени (dr = 0), не работи и че не се работи дори по пътеки, които се движат перпендикулярно на силата.

Пътят тече ° С. в специалния случай прави и силата винаги хваща под един и същ ъгъл α тогава интегралът просто се превръща в скаларен продукт

W. = F. · Δr = F.Δrзащото (α).

Знакът на творбата се определя така, че с положителна W. самата сила действа, докато е отрицателна W. срещу трябва да се изразходва силата на работа.

Връзката между работа и енергия е напр. използвайки примера на Ускорителна работа ясно. Ако r(т) траекторията на центъра на тежестта на тяло с маса м е, тогава за ускорението на тялото, според основното динамично уравнение, силата

да се прилага и за работата, която е необходима, за да се поддържа тялото на скорост

1 за ускоряване до скорост v2 резултати

в който Д.роднина, 2 - Д.kin, 1 е промяната в кинетичната енергия.

The изрично посочване на маршрута обикновено е необходимо и може да бъде пропуснато само ако работата недвусмислено зависи само от началната и крайната точка на движението. Извикват се силови полета, за които това се отнася консервативен и за тях потенциална енергия

уточни. Работата за движението на масова точка на r1 след r2 е просто потенциалната разлика между тези две точки:

, и по всяка затворена пътека изчезва:

.

Работата, извършена върху физическа система в консервативно силово поле, се нарича в системата потенциална енергия и след това може да бъде запазен като кинетична енергия да бъде освободен отново: напр. при еластично разтягане на пружина с пружинна константа к около пистата х възстановяващата сила, противодействаща на движението kx да бъдат преодолени. Тук работи опъването kx 2/2, която се съхранява като потенциална енергия през пролетта и се възвръща, когато се отпусне.

Друг пример са движенията в земното гравитационно поле, което също е консервативно силово поле. Става тяло с маса м в това поле на всяка пътека до височината З. повдигнати, това е и повдигащата работа W. = F. · З. = mgh необходимо. Тази работа не се губи, тялото има потенциална енергия Д.спечелен пот (един също говори за Позиционна енергия), което точно отговаря на повдигащата работа. Ако тялото падне обратно на първоначалната височина, ще достигне скоростта там

(Закони на падането) и сега има кинетичната енергия

(Тук триенето се пренебрегва).

Превръщането на потенциалната енергия в кинетична енергия и обратно, което е характерно за консервативните силови полета, води до закона за запазване на енергията в механиката. В реалните системи, в допълнение към консервативните сили, роля имат и дисипативните сили (триене) и зависимите от времето сили.

За концепцията за работа времето, през което се изпълнява работата, е без значение. Независимо от това, може да е полезно да разгледате свършената работа за единица време. Терминът, който тогава влиза в игра, е изпълнение.

2) Електродинамика: Силата върху заряда в електромагнитно поле се изчислява като

. Магнитното поле Б. не работи върху товара, тъй като съответният компонент на силата винаги е перпендикулярен на посоката на движение на товара. Защото електрическото поле Д. е консервативен, т.е. в съответствие с

върху потенциал φ може да се проследи назад, общият израз за работата на движението на заряд в електромагнитното поле се получава като произведение на заряда и потенциалната разлика U:

От това следва електрическата работа в случай на стационарни токове

, в който

електрическия ток и т е продължителността на текущия поток. Работата на произволно зависим от времето електрически ток е обща

; това е опростено за хармонични променливи напрежения

и

да се

.

3) термодинамика: В термодинамиката понятието сила е разширено. Обобщените сили Xi са аналогични на механиката според

Са определени,

където xj външни параметри на системата като обема, номера на частиците на системата или външно поле. Тази с безкрайно малка промяна на параметъра xi свършената работа е тогава

, промяната в енергията dД. е според първия закон

, като правиш Въпрос: означава топлина. Термодинамично работата, извършена върху системата, може да се определи като промяна на енергията чрез промяна на външните параметри с едновременна топлоизолация, т.е.при постоянно топлинно съдържание на системата. Работата, подобно на топлината на процеса, обикновено зависи от пътя на процеса в пространството на външните параметри; следователно не представлява функция на състоянието, с която може да се характеризира равновесното състояние на системата. Размерът е съответно

, маркиран с тире върху символа на диференциала, а не пълен диференциал.

Най-простият и в същото време най-важният случай на термодинамична работа е този Работа по промяна на силата на звука, т.е. работата, която се изисква, когато обемът се промени dх = dV срещу натиска х = стр трябва да се свърши. Термодинамичната система работи с квазистатично управление на процесите

= стрдV На.

Друг пример за работа в термодинамичен смисъл е тази, която електрическото поле прави при поляризацията на диелектрик. Зависи от това кои части от енергията са разпределени към термодинамичната система. Предава се

, в който V обемът, Д. електрическото поле и Д. са диелектричното изместване. Този израз съдържа както енергийния компонент за поляризацията на средата, така и този за електрическото поле (във вакуум). Ако някой пренебрегне полевата енергия, поради

чистата поляризация също работи

, в който означава поляризация. Кой енергиен израз ще се използва зависи от въпроса и дадената експериментална ситуация.

При уточняване на работата, че магнитно поле на сила З. трябва да се представи на магнетизираща среда, за да намагнетизира М. ситуацията е аналогична: Ако се вземе предвид енергията на полето, се прилага следното

. Ако енергията на полето се пренебрегне, получаваме чистата работа на намагнитването

, защото

, в който Б. което е магнитна индукция. Енергийният компонент на магнитното поле играе решаваща роля за магнитокалоричния ефект и адиабатното размагнитване.

4) Квантова механика: Тъй като концепцията за работа е здраво свързана с концепцията за сила и концепцията за орбита, тя не играе съществена роля в квантовата механика, тъй като тези два термина са до голяма степен изоставени в квантовата механика. Говори се само напр. донякъде неточно от работата на електроните от атомната решетка.

Работа 1: Да работи в движението на заряд в електрическо поле.

Работа 2: Да работи при разширяване на газ чрез движение на бутало.

Може да се интересувате и от: Spektrum - Die Woche: 48/2020

• Цифрови издания
• Печатни издания
• Топ продавач
• Вързопи

Мнение на читателя

Ако имате някакви коментари по съдържанието на тази статия, можете да уведомите редакторите по имейл. Ние четем вашето писмо, но искаме вашето разбиране, че не можем да отговорим на всяко едно.

Персонал том I и II

Силвия Барнерт
Д-р Матиас Делбрюк
Д-р Сладолед Рейналд
Натали Фишер
Валтер Греулих (редактор)
Карстен Хайниш
Соня Нагел
Д-р Гунар Радонс
MS (оптика) Лин Шилинг-Бенц
Д-р Йоахим Шулер

Том на персонала III

Кристин Уебър
Улрих Килиан

Автори (A) и консултанти (B):

Съкращението на автора е в квадратни скоби, числото в кръгли скоби е номерът на темата; списък с предметните области може да се намери в предговора.

Том на персонала IV

Д-р Улрих Килиан (отговорен)
Кристин Уебър

Прив.-Доз. Д-р Дитер Хофман, Берлин

Автори (A) и консултанти (B):

Съкращението на автора е в квадратни скоби, числото в кръгли скоби е номерът на темата; списък с предметните области може да се намери в предговора.

Том на персонала V

Д-р Улрих Килиан (отговорен)
Кристин Уебър

Прив.-Доз. Д-р Дитер Хофман, Берлин

Автори (A) и консултанти (B):

Съкращението на автора е в квадратни скоби, числото в кръгли скоби е номерът на темата; списък с предметните области може да се намери в предговора.

---