Toată lumea înțelege că munca este un fel de activitate socială a unei persoane de care are nevoie pentru a-și asigura existența. Cu toate acestea, în fizică există și un concept similar care are un sens complet diferit. Ce este munca în fizică, acest articol va răspunde.
Funcționează ca o cantitate fizică
Răspunzând la întrebarea ce este munca în fizică, ar trebui clarificat că aceasta este energia care este cheltuită pentru a efectua orice acțiune. De exemplu, o persoană transferă o sarcină dintr-un loc în altul, în timp ce lucrează împotriva forțelor de frecare. Dacă această persoană începe să ridice sarcina, atunci munca sa va avea ca scop depășirea forței gravitaționale a planetei. Un alt exemplu: gazul de sub piston, ca urmare a încălzirii, începe să-și crească volumul, caz în care se spune că face ceva treabă.
În toate cazurile de mai sus, există o caracteristică comună: lucrul diferă de la zero numai atunci când există un anumit tip de mișcare mecanică a obiectelor sau a părților acestora(deplasarea lucrătorului cu sarcină, dilatarea gazului).
Astfel, munca este procesul de transfer de energie dintr-o stare în alta pentru un anumit corp, în urma căruia acest corp își schimbă poziția în spațiu.
Formula de lucru
Acum să arătăm cum să calculăm cantitativ valoarea studiată. Transferul de energie între diferite stări este posibil numai dacă există o anumită forță. Acesta poate fi efortul fizic al mâinilor și picioarelor umane, forța mașinilor, presiunea creată, care este ușor transformată în forță, în cazul arderii combustibilului într-un cilindru, forța de inducție electromagnetică a unui motor electric și așa mai departe.
Următoarea formulă va răspunde la întrebarea cum să găsești un loc de muncă în fizică:
A=(F¯l¯)
Lucrul A este o mărime scalară, în timp ce forța F¯ și deplasarea l¯ sunt mărimi vectoriale. De aceea formula de calcul a A folosește paranteze pentru a arăta că vorbim despre produsul scalar al vectorilor. În formă scalară, expresia de mai sus poate fi rescrisă după cum urmează:
A=Flcos(φ)
Aici φ este unghiul dintre vectorii forță F¯ și deplasarea l¯.
Deoarece deplasarea este măsurată în metri și forța este în Newtoni, unitatea de lucru este Newton pe metru (Nm). Unitatea SI are propriul nume, joule (J). Se dovedește că lucrul de 1 J corespunde unei forțe de 1 N, care, acționând de-a lungul direcției de deplasare, a deplasat corpul cu1 metru.
Lucrări pe gaz
Am analizat întrebarea ce este munca mecanică în fizică și am dat o formulă prin care poate fi calculată. În cazul gazelor în expansiune, totuși, se folosește o expresie diferită.
Să presupunem că avem un sistem de gaz care umple volumul V1 și este sub presiunea P. Lăsați volumul să se schimbe ca urmare a unei influențe externe sau interne asupra sistemului și a devenit egal cu V2. Atunci lucrul gazului A poate fi determinat prin următoarea formulă:
A=∫V(P(V)dV)
Dacă trasați funcția P(V) în axele P-V, atunci aria de sub curbă va fi numeric egală cu A.
În cazul unui proces izobaric (P=const) pentru un gaz ideal, răspunsul la întrebarea cum să găsești lucru în fizică va fi următoarea expresie simplă:
A=P(V2-V1)
Dacă în urma unui proces termodinamic volumul de gaz nu se modifică, atunci activitatea acestuia va fi egală cu zero. Dacă V2>V1, atunci gazul funcționează pozitiv dacă V1>V 2, apoi negativ.
Lucrarea momentului de forță
Momentul forței este o mărime fizică, care se exprimă prin următoarea formulă:
M=[F¯r¯]
Adică M este egal cu produsul vectorial al forței F și vectorul rază r în jurul axei de rotație. Momentul forței este exprimat în Nm.
Care este munca unui moment de forță în fizică? La această întrebareurmătoarea formulă va răspunde:
A=Mθ
Această egalitate înseamnă că, dacă momentul M, acționând asupra sistemului, îl face să se rotească în jurul axei cu un unghi θ, atunci funcționează A. Unghiul θ aici trebuie exprimat în radiani pentru a obține lucrul în jouli.
Calculul lucrului momentului de forță joacă un rol important în toate sistemele mecanice în care există rotație, cum ar fi roți, roți dințate, arbori și așa mai departe.
Munca gravitațională
După ce ne-am dat seama ce este munca în fizică, să calculăm această valoare pentru forțele gravitaționale. Să presupunem că un corp cu masa m cade de la o înălțime h. Deoarece gravitația F acționează vertical în jos, efectuează un lucru pozitiv. Acesta este determinat de următoarea formulă:
A=mgh, unde F=mg
Mulți din formula obținută pentru valoarea lui A pot vedea expresia energiei potențiale a unui corp în câmpul forțelor gravitaționale. În timpul căderii corpului, gravitația face munca de a transfera energia potențială a corpului în energia cinetică a mișcării sale.
