Kako izračunati rad: 11 koraka (sa ilustracijama)

U fizici, koncept "Posao" ima drugu definiciju od one koja se koristi u svakodnevnom životu. Posebno, termin "Posao"Koristi se kada fizička snaga uzrokuje potezanje predmeta. Općenito, ako snažna sila čini da se predmet kreće vrlo daleko, tada se vrši puno posla. A ako je snaga mala ili se objekt ne kreće vrlo daleko, a zatim samo mali posao. Sila se može izračunati formulom:Rad = F × D × Cosine (θ), gdje je f = sila (u Newtonsu), d = pomak (u metrima) i θ = kut između vektora snage i smjera kretanja.

Korake

Dio 1 od 3:

Pronalaženje vrijednosti rada u jednoj dimenziji

jedan. Pronađite smjer vektora snage i smjera kretanja. Da biste započeli, važno je prvo odrediti u kojem smjeru se objekt kreće, kao i odakle se primijenila sila. Imajte na umu da se predmeti ne kreću u skladu s njima priloženim silom - na primjer, ako povučete malu kolibu za ručicu, tada koristite dijagonalnu snagu (ako ste viši od kolica) da biste ga premjestili prema naprijed. U ovom se odjeljku, međutim, bavimo situacijama u kojima sila (trud) i kretanje objektaimatiIsti smjer. Informacije o tome kako pronaći posao kada su ovi subjekti ne Imamo jedan smjer, čitanje ispod.

Da bi ovaj proces bio lak za donošenje, slijedimo problem zadatka. Recimo da se igrački automobil proteže ravno prema naprijed ispred njega. U ovom slučaju vektor snage i smjer željezničke točke u toku na isti način -naprijed. U sljedećim koracima koristit ćemo ove informacije kako bismo pronašli posao koji je izvršio objekt.

Slika pod nazivom Izračunajte radni korak 2

2. Pronađite pomak objekta. Prva varijabla d ili pomak koji nam je potreban za radu formule obično je lako pronaći. Ofset je samo udaljenost do koje je sila prisiljavala objekt da se preseli iz početnog položaja. U zadacima obuke ove su informacije obično date (poznate) ili se može prikazati (pronaći) iz drugih informacija u zadatku. U stvarnom životu sve što trebate učiniti da biste pronašli pomak, ovo mjeri udaljenost predmeta objekata.

Imajte na umu da jedinice udaljenosti udaljenosti moraju biti u metrima u formuli za izračun posla.

U našem primjeru igračaka, pretpostavimo da nađete posao koji je obavio vlak kada prolazi na autoputu. Ako počne u određenoj tački i zaustavlja se na mjestu oko 2 metra duž autoputa, možemo koristiti2 metra Za naše značenje "D" U formuli.

Slika pod nazivom Izračunajte radni korak 3

3. Pronađite silu koja se primjenjuje na objekt. Dalje, pronađite količinu snage koja se koristi za pomicanje objekta. Ovo je mjera "Snaga" snage - što je više njenija vrijednost, jači gura objekt i brže ubrzava svoj red. Ako se količina sile ne bude osigurana, može se izvesti iz mase i ubrzanja raseljavanja (pod uslovom da na njemu ne djeluju druge sukobljene snage) uz pomoć formulafa = m × a.

Imajte na umu da jedinice mjerenja moraju biti u Newtonu za izračunavanje formule.

U našem primjeru, pretpostavimo da ne znamo količinu snage. Ipak, recimo to Znati, Kakva igračka ima puno 0,5 kg i ta snaga ga čini ubrzanom brzinom od 0,7 metara / sekundi. U ovom slučaju možemo pronaći vrijednost množenjem m × a = 0.5 × 0.7 = 0.35 Newton.

Slika pod nazivom Izračunajte radni korak 4

4. Pomnožite moć ×. Nakon što saznate količinu sile koja djeluje na vaš objekt, a udaljenost do koje je premješten, ostalo će olakšati. Samo množite ove dvije vrijednosti jedna drugoj da biste dobili vrijednost djela.

Vrijeme je da riješite naš primjer zadatka. Uz vrijednost snage 0,35 Newtona i vrijednosti za pomak - 2 metra, naš odgovor je pitanje jednostavnog umnožavanja: 0.35 × 2 = 0.7 Johley.

Možda ste primijetili da u formuli prikazanoj u uvodu postoji dodatni dio formuli: Cosine (θ). Kao što je gore raspravljano, u ovom primjeru, moć i smjer kretanja koriste se u jednom smjeru. To znači da je ugao između njih 0. Budući da Cosine (0) = 1, ne bismo ga trebali uključiti - jednostavno se množimo na 1.

Slika pod nazivom Izračunajte radni korak 5

pet. Podsjetimo na odgovor u joulama. U fizici su vrijednosti rada (i nekoliko drugih vrijednosti) gotovo uvijek date u jedinici mjere, koja se naziva Joule. Jedan joule definiran je kao 1 Njutone snage koje se primjenjuju za 1 metar ili drugim riječima, 1 Newton × metar. Ima smisla - otkako ste množili udaljenost snage, logičan je da će odgovor koji dobijete imati jedinicu mjere, jednako umnoženjem jedinice vrijednosti vaše čvrstoće i udaljenosti.

Imajte na umu da JOULE takođe ima alternativnu definiciju - 1 vat snage emitiran u jednoj sekundi. Pročitajte sljedeće na detaljniju raspravu i njen omjer.

Dio 2 od 3:

Izračun rada s kutnom silom

jedan. Pronađite snagu i offset, kao i obično. Gore, bavili smo se zadatkom u kojem se objekt kreće u istom smjeru kao i sila koja se prilagođava. U stvari, ne događa se uvijek. U slučajevima kada se moć i kretanje objekta nalaze u dva različita smjera, razlika između ova dva smjera treba uzeti u obzir i u jednadžbi tačnog rezultata. Prvo, pronađite vrijednost snage i premještanja objekta, kao što to obično radite.

Pogledajmo još jedan primjer zadatka. U ovom slučaju, pretpostavimo da povučemo vlak igračaka, kao u primjeru gore navedenog zadatka, ali, ovaj put se zapravo protežemo u dijagonalnom uglu. U sljedećem koraku uzet ćemo u obzir, ali sada ćemo se pridržavati temelja: pomicanjem vlaka i veličinu sile koja djeluju na njemu. Za naše svrhe recimo, sila ima veličinu10 Newton I da je odvezao isto 2 metraNaprijed kao i prije.

Slika pod nazivom Izračunajte radni korak 7

2. Pronađite ugao između vektora snage i premještanja. Za razliku od gore navedenih primjera s silom, koji je u drugom smjeru od kretanja objekta, potrebno je pronaći razliku između ova dva smjera u obliku ugla između njih. Ako vam se ove informacije ne dostave, možda ćete trebati izmeriti ugao sebe ili ga povući iz druge informacije u zadatku.

U našem primjeru, zadatak, pretpostavimo da je sila koja koristi oko 60 iznad vodoravne ravnine. Ako se vlak i dalje kreće ravno prema naprijed (i.e., vodoravno), ugao između vektora snage i pokreta vlaka bit će jednak 60.

Slika pod nazivom Izračunajte radni korak 8

3. Pomnožite silu × Udaljenost × Cosine (θ). Nakon što saznate premještanje objekta, količinu sile koja djeluje na njemu i ugao između vektora sile i njenog pokreta, rješenje je gotovo isto jednostavno kao i bez ugaonog u obzir. Samo uzmite kosinus ugla (ovo može zahtijevati naučni kalkulator) i umnožiti ga za snagu i premjestiti da biste pronašli odgovor na vaš zadatak u JOULES.

Riješim primjer našeg zadatka. Uz pomoć kalkulatora nalazimo da je Cosine 60 1/2. Uključivanje u formulu, možemo riješiti problem na sljedeći način: 10 Newtones × 2 metra × 1/2 = 10 Johley.

Dio 3 od 3:

Koristeći vrijednost djela

jedan. Promijenite formulu da biste pronašli udaljenost, čvrstoću ili ugao. Formula gore spomenutog posla nije jednostavno Dobar posao je također vrijedan da pronađete bilo kakve varijable u jednadžbi kada već znate vrijednost djela. U tim slučajevima jednostavno odaberite varijablu koju tražite i riješite jednadžbu u skladu s glavnim pravilima algebre.

Na primjer, pretpostavimo da znamo da se naš vlak povlači silom u 20 Newtona na dijagonalnom uglu više od 5 metara načina rada 86,6 joule raditi. Ipak, ne znamo ugao vektora snage. Da biste pronašli ugao, jednostavno ističemo ovu varijablu i rješavamo jednadžbu na sljedeći način:
86.6 = 20 × 5 × Kosinus (θ)
86.6/100 = Kosine (θ)
Arccos (0.).866) = θ = trideset

Slika pod nazivom Izračunajte radni korak 10

2. Podijelite vrijeme provedeno u pokretu da biste pronašli moć. U fizici su radovi usko povezani sa drugom vrstom mjerenja koja se zove "snaga". Moć je samo način da se utvrdi količina brzine kojom se rad obavlja u određenom sistemu duže vrijeme. Dakle, pronaći moć, sve što trebate učiniti je podijeliti operaciju koja se koristi za pomicanje objekta za vrijeme koje želite dovršiti pokret. Mjerenja napajanja označena su u jedinicama - W (koja su jednaka joule / sekundi).

Na primjer, za primjer zadatka u gornjem koraku, pretpostavimo da ima 5 sekundi za 5 metara. U ovom slučaju, sve što trebate učiniti je podeliti posao koji se izvodi za pomicanje 5 metara (86,6 j), 12 sekundi da biste pronašli odgovor na izračun snage: 86.6/12 = `7.22 W.

Slika pod nazivom Izračunajte rad korak 11

3. Koristite TME formulu_I + W_NC = TME_F, da odgovara mehaničkoj energiji u sistemu. Rad se može koristiti i za pronalaženje količine energije sadržane u sistemu. U gornjoj TME formuli_I = Početni Potpuna mehanička energija u TME sistemu_F = finale Puna mehanička energija u sistemu i w_NC = rad koji se izvodi u komunikacijskim sistemima na štetu nekonzervativnih snaga.. U ovoj formuli, ako se sila primjenjuje u smjeru kretanja, tada je pozitivna, a ako plače (protiv), negativno je. Imajte na umu da horizontalne energije mogu pronaći Formula (½) MV, gdje je m = masa i v = volumen.

Na primjer, na primjer, zadatak u dva koraka gore, pretpostavimo da vlak u početku ima ukupnu mehaničku energiju od 100 j. Budući da snaga u zadatku povlači vlak u smjeru koji je već prošao, pozitivno je. U ovom slučaju, konačna energija vlaka - TME_I + W_NC = 100 + 86.6 = 186.6 J.

Imajte na umu da su nekonzervativne snage sile čija moć izlaganja ubrzanju objekta ovisi o putu koji je proslijedio objekt. Trenje je dobar primjer - objekt koji je gurnuo kratkim, direktnim putem osjetit će posljedice trenja na kratko vrijeme, dok će se objekt koji gurnuo dugačak, namotaj, na istoj završnoj lokaciji, općenito osjećaće više trenja.

Savjeti

Ako uspijete riješiti zadatak, onda se nasmiješite i radujte se sebi!
Trenirajte u rješavanju što više mogućih zadataka, garantuje potpuno razumijevanje.
Nastavite vježbati i pokušajte ponovo ako ne budete u izboru.
Istražite sljedeće tačke u vezi s radom:

Rad koji obavlja silom može biti ili pozitivan ili negativan. (U tom smislu, uslovi "Pozitivno ili negativno" Nosite svoje matematičko značenje i uobičajena vrijednost).
Izveden rad je negativan, kad se djeluje u suprotnom smjeru.
Obavljen posao je pozitivan kada sila djeluje u smjeru kretanja.