Arbeit ist in der Physik ein Wert, der sich ergibt, indem man das Modul der Kraft, die den Körper bewegt, mit der zurückgelegten Strecke multipliziert. In dem Artikel werden wir die Situationen im Detail betrachten, in denen sich der Körper bewegt und bewegungslos bleibt. Lernen wir die Arbeitsformel und ihre Maßeinheiten.
Kräfte auf einen Körper
Stellen wir uns vor, wir hätten einen Faden, an dem ein Körper aufgehängt ist. Von der Seite des Fadens wirkt die elastische Kraft des Fadens auf ihn, nennen wir ihn F. Der Körper ist bewegungslos, sagen wir, wir haben den Faden an einem Stativ befestigt. Ist es notwendig, etwas zu tun, um diesen Zustand auf unbestimmte Zeit beizubeh alten? Nein. Obwohl eine Kraft auf den Körper wirkt, bewegt er sich nicht.
Arbeit in der Physik - was ist das? Betrachten Sie die Situation, bevor Sie diese Frage beantworten. Angenommen, ein Körper bewegt sich, aber es wirken keine Kräfte auf ihn ein. Zum Beispiel, wenn es sich um eine Kugel im fernen Weltall handelt, weit weg von allen Sternen und Galaxien. Dann ist ihre Anziehungskraft vernachlässigbar. Zeichne ein Diagramm.
Der Körper hat sich um eine bestimmte Distanz s bewegt, aber es gibt keine Kraft (F=0). Ist es nötigMaßnahmen ergreifen, um den Körper in Bewegung zu h alten? Nein. Dieser Zustand kann unbegrenzt aufrechterh alten werden. Dies ist eine gleichförmige, geradlinige Bewegung ohne auf den Körper einwirkende Kräfte.
Kraft, die mechanische Arbeit erzeugt
Und jetzt ist die Situation grundlegend anders. Wir werden den gleichen Ball heben. Eine Kraft wirkt darauf, sie wird von der Seite des Seils auf den Körper ausgeübt. Wir bezeichnen den Betrag der Bewegung des Balls mit dem Buchstaben s und die Kraft - F. Wird der Ball selbst aufsteigen? Nein, irgendetwas muss es heben. Irgendwo muss zum Beispiel ein Elektromotor funktionieren. Aber damit es funktioniert, muss Wasser aus dem Damm fallen, was zur Drehung der Turbine führt, an die der Generator angeschlossen ist. Über die Stromleitung muss Energie zum Motor übertragen werden, und er muss arbeiten und die Last heben. Das heißt, die Bewegung kann nicht von selbst realisiert werden.
Physiker sagen, dass in den ersten beiden Fällen die Kraft keine mechanische Arbeit verrichtet. Im dritten Fall ist die Arbeit erledigt. Wodurch wird es produziert? Kraft F. In der Physik ist Arbeit eine Menge. Und wenn ja, dann kann es sich nach oben und unten ändern. Es ist leicht zu erraten, dass die Arbeit dieser Kraft größer sein wird, wenn die Kraft erhöht und der Körper um die gleiche Strecke bewegt wird. Wie kann die Kraft gesteigert werden? Zum Beispiel ist es doppelt so schwer, einen Ball zu nehmen. Dann verdoppelt sich die Arbeit. Daher ist die von einer Kraft verrichtete Arbeit proportional zur Größe der Kraft. Das ist das Gesetz.
Mechanische Arbeitsformel
Stellen wir uns vor, dass wir denselben Ball nicht um 50 cm, sondern um 100 cm anheben müssen. Machen Sie die Arbeit, um es zuerst auf die erste Hälfte der Strecke und dann auf die zweite zu heben. Jedes Mal wird die gleiche Arbeit verrichtet, aber die Gesamtarbeit wird doppelt so viel sein. Das bedeutet, dass die Arbeit direkt proportional zur vom Körper zurückgelegten Strecke ist. Daher einigten sich die Physiker darauf, den Wert von Fs mit dem Buchstaben A zu bezeichnen und ihn Kraftarbeit zu nennen. Der Ausdruck Fs ist direkt proportional zur Kraft und Verschiebung des Körpers.
A=Fs ist die Formel für das Arbeiten in der Physik. A ist der Sollwert der auf den Körper aufgebrachten Kraft und s ist der vom Körper zurückgelegte Weg. Es gibt jedoch Situationen, in denen eine Kraft auf den Körper ausgeübt wird, er sich aber nicht bewegt. In unserem dritten Fall bewegt sich der Körper in die gleiche Richtung wie die Kraft wirkt. Daher wäre es genauer zu sagen, dass s die Verschiebung des Körpers in Richtung der Kraft ist. Formulieren wir eine Definition: Arbeit ist in der Physik eine Größe gleich dem Produkt aus dem Kraftmodul und der Verschiebung des Körpers in Richtung der Kraft.
Maßeinheiten
Sehen wir uns die Definitionsformel A=Fs an. [A]=Nm=J. N ist Newton, J ist Joule. Wie kann man verstehen, was 1 Joule ist? Lassen Sie uns ein Diagramm zeichnen, das eine Kraft zeigt, die eine Arbeit von einem Joule verrichtet.
Die Abbildung zeigt die Anfangs- und Endposition des Körpers. Wir bewegten es auf eine Entfernung von 1 m. Beim Bewegen wurde eine Kraft von einem Newton auf den Körper ausgeübt. A \u003d 1 N1 m \u003d 1 J. Das heißt, ein Joule ist die Arbeit, die von einer Kraft von einem Newton geleistet wird, wenn sich ein Körper in einem Abstand von 1 m in Richtung der Kraft bewegt.
Ein Joule ist wenig Arbeit. Zu erheben1 kg Gewicht pro 10 cm, müssen Sie in 1 Joule arbeiten. Um es auf einen Meter Höhe anzuheben, müssen Sie 10 Joule arbeiten. Wenn wir über die Arbeit von Kränen sprechen, heben sie Tonnen von Dutzenden von Metern. Daher werden auch andere Maßeinheiten der Arbeit verwendet: Kilojoule, Megajoule usw. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10 ^ 6 J. Der Zeiger der Wanduhr wird durch den Motor in Bewegung gesetzt. Es arbeitet viel weniger als ein Joule. Sie wird in Millijoule gemessen. 1 mJ=0,001 J. Es gibt auch Mikrojoule. 1 μJ=110^-6 J.
