Работа на Superprof Force

8 март 2018 г., 6 минути време за четене

праволинейно движение

Каква е работата на една сила ?

Работата на сила превежда енергийния обмен, който се извършва в система, движеща се от точка А до точка Б.

Това понятие е въведено за първи път от Gaspard-Gustave Coriolis (френски политехник) в началото на 19-ти век, за да се усъвършенства представата за това, което тогава се е наричало механична сила. Това лошо дефинирано име доведе до приближения по време на механични изследвания.

Класификация и единица

Работата на сила, действаща върху система, може да бъде изразена само когато тази система е в движение. Ако например системата се премести от точка А в точка Б, тогава работата се отбелязва:

Работата се изразява в същата единица като енергия, обикновено в джаули (това са също нютони на метър).

Ето някои примери за пренос на енергия, необходими за дадено действие:

Действие Енергия за вдигане на 100 грама ябълка от 1 метър на Земята Енергия, необходима на 30-килограмово дете да се качи горе (около 3 м) Енергия, необходима на 100-килограмов играч на ръгби за изпълнение на 50-метрова състезание Енергия, необходима на велосипедиста да изпълни 25 км на равнината
Ред на величината в джаули110005000500 000

Работа на консервативна сила

По дефиниция се казва, че дадена сила е консервативна, ако нейната работа не зависи от пътя, следван от системата в движение.

По този начин, какъвто и да е следваният път, за да премине от точка А до точка Б, работата на тази сила винаги има за израз скаларното произведение на вектора на силата от вектора на траекторията:

  • със силата F в нютони
  • и пътеката AB в метри

Основните консервативни сили са гравитационните (тежестта) и електростатичните сили.

Работа на постоянна сила по време на праволинейно движение

Ако една система е подложена на постоянна сила по време на праволинеен път от точка А до точка Б, тогава силите са консервативни и работата на тази сила съответства на формулата, видяна по-горе:

За да се определи количествено работата на силата, тогава е необходимо да се знаят нормите (разстоянията) на векторите. Ако ъгълът между двата вектора е означен α, тогава работният израз става:

Диаграма на силата F, действаща върху движеща се точка с равномерно праволинейно движение, преминаващо от А до В.

Специални случаи на постоянна сила работят по време на праволинейно движение

Ето някои специални случаи на ъгли, които често се срещат:

  • Ако α = 90 °, тогава cos (90) = 0, следователно работата е не (Всяка сила, перпендикулярна на пътя при нула, работи, тъй като точковото произведение е нула, когато два вектора са на 90 °).
  • Ако α 0 и стойността на труда е положителен: това е работа двигател.
  • Ако α> 90 °, тогава cos (90)

Когато преминем към нормите на векторите, имаме:

Следователно виждаме, че за дадено тяло с маса m работата на тежестта зависи само от надморската височина.