Cum se calculează lucrările: 11 pași (cu ilustrații)

În fizică, conceptul de "Loc de munca" Are o definiție diferită de cea utilizată în viața de zi cu zi. În special, termenul "Loc de munca"Utilizate atunci când forța fizică determină depunerea obiectului. În general, dacă forța puternică face ca obiectul să se miște foarte departe, atunci se efectuează o mulțime de muncă. Și dacă puterea este un mic sau un obiect nu se mișcă foarte departe, atunci doar un loc de muncă mic. Forța poate fi calculată prin formula:Muncă = F × D × Cosine (θ), unde f = forță (în Newtons), D = offset (în metri) și θ = unghiul dintre vectorul de putere și direcția de mișcare.

Pași

Partea 1 din 3:

Găsirea valorii lucrării într-o singură dimensiune

unu. Găsiți direcția vectorului de rezistență și direcția de mișcare. Pentru a începe, este important să se determine mai întâi în ce direcție se mișcă obiectul, precum și de unde se aplică forța. Rețineți că obiectele nu se mișcă întotdeauna în conformitate cu forța atașată la ele - de exemplu, dacă trageți un cărucior mic pentru mâner, apoi utilizați rezistență diagonală (dacă sunteți mai mare decât coșul) pentru ao muta înainte. În această secțiune, totuși, vom face față situațiilor în care forța (efortul) și mișcarea obiectuluiaveaAceeași direcție. Pentru informații despre cum să găsiți un loc de muncă atunci când aceste subiecte nu Avem o singură direcție, citiți mai jos.

Pentru a face acest proces ușor de adus, să urmărim problema sarcinii. Să spunem că o mașină de jucărie se întinde direct în fața lui. În acest caz, vectorul de rezistență și direcția punctului de tren indică același mod -redirecţiona. În pașii următori, vom folosi aceste informații pentru a vă ajuta să găsiți un loc de muncă efectuat de obiect.

2. Găsiți offsetul obiectului. Prima variabilă D sau offsetul de care avem nevoie pentru o lucrare de formula este de obicei ușor de găsit. Offset este doar o distanță la care forța a forțat obiectul să se deplaseze din poziția inițială. În cadrul sarcinilor de formare, aceste informații sunt de obicei date (cunoscute), fie pot fi afișate (găsite) din alte informații din sarcină. În viața reală, tot ce trebuie să faceți pentru a găsi offset, acest lucru este măsurat distanța obiectelor obiectelor.

Rețineți că unitățile de distanță ale distanței trebuie să fie în metri în formula pentru calcularea lucrării.

În exemplul nostru, un tren de jucărie, să presupunem că găsim munca făcută cu trenul, pe măsură ce trece pe drum. Dacă începe la un anumit punct și se oprește într-un loc timp de aproximativ 2 metri de-a lungul autostrăzii, putem folosi2 metri Pentru sensul nostru "D" În formula.

3. Găsiți forța aplicată obiectului. Apoi, găsiți cantitatea de rezistență utilizată pentru a muta obiectul. Aceasta este o măsură "Putere" forța - cu cât este mai mare valoarea sa, cu atât mai mult împinge obiectul și cu atât mai repede accelerează mișcarea. Dacă valoarea rezistenței nu este furnizată, aceasta poate fi dedusă din masa și accelerarea mișcării (cu condiția ca niciun alt forțe conflictuale să nu acționeze pe acesta) prin intermediul formulyf = m × a.

Rețineți că unitățile de măsurare a unității trebuie să fie în Newton pentru a calcula formula.

În exemplul nostru, să presupunem că nu cunoaștem cantitatea de rezistență. Cu toate acestea, să spunem asta Știi, Ce tren de jucărie are o mulțime de 0,5 kg și această putere face să fie accelerată la o viteză de 0,7 metri / secundă. În acest caz, putem găsi valoarea prin înmulțirea m × a = 0.5 × 0.7 = 0.35 Newton.

4. Multiplicați puterea ×. După ce ați aflat cantitatea de forță care acționează asupra obiectului dvs. și distanța la care a fost mutat, restul va face ușor. Doar multiplicați aceste două valori unul altuia pentru a obține valoarea lucrării.

Este timpul să rezolvăm exemplul nostru de sarcină. Cu valoarea puterii de 0,35 Newton și valoarea offset - 2 metri, răspunsul nostru este o chestiune de multiplicare simplă: 0.35 × 2 = 0.7 Johley.

Este posibil să fi observat că, în formula prezentată în introducere, există o parte suplimentară la formula: Cosin (θ). După cum sa discutat mai sus, în acest exemplu, puterea și direcția mișcării sunt folosite într-o singură direcție. Aceasta înseamnă că unghiul dintre ele este 0. Deoarece cosinul (0) = 1, nu ar trebui să includem - pur și simplu multiplicăm pe 1.

cinci. Amintiți răspunsul în Joules. În fizică, valorile muncii (și alte alte valori) sunt aproape întotdeauna date într-o unitate de măsură, numită Joule. Un joule este definit ca 1 forțe Newton aplicate cu 1 metru sau cu alte cuvinte, 1 Newton × Meter. Este logic - deoarece înmulțiți distanța pentru putere, este logic că răspunsul pe care îl obțineți va avea o unitate de măsură, egală cu multiplicarea unei unități a valorii rezistenței și distanței.

Vă rugăm să rețineți că Joule are, de asemenea, o definiție alternativă - 1 watt de putere emisă într-o secundă. Citiți următoarele informații despre o discuție mai detaliată și raportul său.

Partea 2 din 3:

Calculul muncii cu o forță unghiulară

unu. Găsiți forța și compensarea, ca de obicei. De mai sus, am tratat o sarcină în care obiectul se mișcă în aceeași direcție ca și forța care este ajustată la ea. De fapt, nu se întâmplă întotdeauna. În cazurile în care puterea și mișcarea obiectului sunt localizate în două direcții diferite, diferența dintre aceste două direcții ar trebui, de asemenea, luată în considerare în ecuația pentru rezultatul exact. În primul rând, găsiți valoarea forței și deplasării obiectului, așa cum o faceți de obicei.

Să ne uităm la un alt exemplu al sarcinii. În acest caz, să presupunem că tragem trenul de jucărie înainte, ca în exemplul sarcinii de mai sus, dar, de data aceasta ne întindem de fapt la un unghi diagonal. În pasul următor îl vom lua în considerare, dar acum vom adera la fundații: mutarea trenului și magnitudinea forței care acționează asupra ei. Pentru scopurile noastre, să spunem că forța are magnitudinea10 Newton Și că a condus la fel 2 metriÎnainte ca înainte.

Imagine intitulată calculează pasul de lucru 7

2. Găsiți unghiul dintre vectorul de rezistență și în mișcare. Spre deosebire de exemplele de mai sus cu forța, care este într-o altă direcție decât mișcarea obiectului, este necesar să se găsească diferența dintre aceste două direcții sub forma unui unghi între ele. Dacă aceste informații nu vă sunt furnizate, este posibil să fie necesar să vă măsurați unghiul sau să îl retrageți din altă informație în sarcină.

În exemplul nostru, sarcina, presupunem că forța care este utilizată este de aproximativ 60 deasupra planului orizontal. Dacă trenul se mișcă imediat înainte (adică orizontal), unghiul dintre vectorul de rezistență și mișcarea trenului va fi egal cu 60.

3. Înmulțiți forța × Distanța × Cosine (θ). După ce aflați deplasarea obiectului, cantitatea de forță care acționează asupra acestuia și unghiul dintre vectorul forței și mișcarea acestuia, soluția este aproape aceeași ușoară ca și fără a lua un unghi în considerare. Doar luați cosinul unghiului (acest lucru poate necesita un calculator științific) și îl înmulțește pentru putere și pentru a vă deplasa pentru a găsi răspunsul la sarcina dvs. în Joules.

Am rezolvat un exemplu al sarcinii noastre. Cu ajutorul calculatorului, descoperim că Cosine 60 este 1/2. Întorcându-l în formula, putem rezolva problema după cum urmează: 10 Newtones × 2 metri × 1/2 = 10 Johley.

Partea 3 din 3:

Folosind valoarea lucrării

unu. Schimbați formula pentru a găsi distanța, rezistența sau unghiul. Formula lucrării menționată mai sus nu este pur şi simplu Funcția bună este, de asemenea, valoroasă pentru a găsi orice variabile în ecuația atunci când cunoașteți deja valoarea lucrării. În aceste cazuri, pur și simplu selectați variabila pe care o căutați și rezolvați ecuația în conformitate cu principalele reguli ale algebrei.

De exemplu, să presupunem că știm că trenul nostru trage cu forța în 20 Newton la un unghi diagonal de mai mult de 5 metri de modalitate de a efectua 86,6 Joule Work. Cu toate acestea, nu cunoaștem unghiul vectorului de rezistență. Pentru a găsi un unghi, simplificăm pur și simplu această variabilă și rezolvăm ecuația după cum urmează:
86.6 = 20 × 5 × Cosine (θ)
86.6/100 = Cosine (θ)
ARCCOS (0.866) = θ = treizeci

2. Împărțiți timpul petrecut în mișcare pentru a găsi puterea. În fizică, munca este strâns legată de un alt tip de măsură numită "putere". Puterea este doar o modalitate de a determina cantitatea de viteză cu care lucrarea este efectuată într-un anumit sistem pentru o perioadă lungă de timp. Deci, pentru a găsi puterea, tot ce trebuie să faceți este să împărțiți operația utilizată pentru a muta obiectul pentru momentul în care doriți să finalizați mișcarea. Măsurătorile de putere sunt desemnate în unități - W (care sunt egale cu Joule / secundă).

De exemplu, pentru un exemplu de sarcină în etapa de mai sus, presupuneți că are 5 secunde timp de 5 metri. În acest caz, tot ceea ce trebuie să faceți este să împărțiți lucrările efectuate pentru a vă deplasa 5 metri (86,6 j), timp de 12 secunde pentru a găsi un răspuns pentru a calcula puterea: 86.6/12 = `7.22 W.

Imagine intitulată calculează pasul de lucru 11

3. Utilizați formula TME_I + W_NC = Tme_F, Pentru a se potrivi cu energia mecanică în sistem. Lucrările pot fi de asemenea utilizate pentru a găsi cantitatea de energie conținută în sistem. În formula TME de mai sus_I = Iniţială Energia mecanică completă în sistemul TME_F = final Energia mecanică completă în sistem și w_NC = Lucrările efectuate în sistemele de comunicații în detrimentul forțelor ne-conservatoare.. În această formulă, dacă forța este aplicată în direcția mișcării, atunci este pozitivă și dacă plânge (împotriva), este negativă. Rețineți că energiile orizontale pot fi găsite prin formula (½) MV, unde m = masa și v = volum.

De exemplu, de exemplu, o sarcină în două etape de mai sus, presupune că trenul a avut inițial o energie mecanică totală de 100 J. Deoarece puterea în sarcină trage trenul în direcția pe care a trecut-o deja, este pozitivă. În acest caz, energia finală a trenului - TME_I + W_NC = 100 + 86.6 = 186.6 J.

Vă rugăm să rețineți că forțele non-conservatoare sunt forțele a căror putere de a expune la accelerarea obiectului depinde de calea trecută de obiect. Fricțiunea este un exemplu bun - un obiect care a împins traseul scurt, direct, va simți consecințele frecării pentru o perioadă scurtă de timp, în timp ce un obiect care a fost împins de-a lungul unei căi lungi, înfășurate spre aceeași locație finală, în general, se va simți mai multă frecare.

sfaturi

Dacă reușiți să rezolvați sarcina, atunci zâmbiți și bucurați-vă de dvs!
Antrenează-te în rezolvarea cât mai mult posibil, garantează o înțelegere completă.
Păstrați practicarea și încercați din nou dacă nu reușiți să fiți în selecție.
Explorați următoarele puncte privind lucrarea:

Munca făcută prin forță poate fi fie pozitivă, fie negativă. (În acest sens, termenii "Pozitiv sau negativ" Puneți sensul dvs. matematic și valoarea obișnuită).
Munca efectuată este negativă, atunci când acționează în direcția opusă.
Lucrarea efectuată este pozitivă atunci când forța acționează în direcția mișcării.