Darbs fizikā ir vērtība, ko iegūst, reizinot ķermeņa pārvietošanas spēka moduli ar attālumu, ko tas ir nobīdījis. Rakstā mēs detalizēti apsvērsim situācijas, kad ķermenis kustas un paliek nekustīgs. Apgūsim darba formulu un tās mērvienības.
Spēki, kas iedarbojas uz ķermeni
Iedomāsimies, ka mums ir pavediens, uz kura ir piekārts ķermenis. No vītnes puses uz to iedarbojas vītnes elastīgais spēks, apzīmēsim to F. Korpuss ir nekustīgs, pieņemsim, ka mēs piestiprinājām diegu pie statīva. Vai ir jādara kaut kas, lai šo stāvokli saglabātu bezgalīgi? Nē. Lai gan uz ķermeni iedarbojas spēks, tas nekustas.
Darbs fizikā – kas tas ir? Pirms atbildēt uz šo jautājumu, apsveriet situāciju. Pieņemsim, ka ķermenis kustas, bet uz to neiedarbojas nekādi spēki. Piemēram, ja tā ir bumba tālu kosmosā, tālu no visām zvaigznēm un galaktikām. Tad viņu pievilkšanās spēks būs niecīgs. Uzzīmējiet diagrammu.
Ķermenis ir pārvietojies noteiktā attālumā s, bet nav spēka (F=0). Vai tas ir nepieciešamsVai veikt kādas darbības, lai ķermenis kustētos? Nē. Šo stāvokli var saglabāt bezgalīgi. Tā ir vienmērīga taisnvirziena kustība bez spēku, kas iedarbojas uz ķermeni.
Piespiedu kārtā ražo mehānisku darbu
Un tagad situācija ir būtiski atšķirīga. Mēs pacelsim to pašu bumbu. Uz to iedarbojas spēks, tas tiek pielikts ķermenim no virves sāniem. Bumbiņas kustības apjomu apzīmējam ar burtu s, bet spēku - F. Vai pati bumbiņa pacelsies? Nē, kaut kam tas ir jāpaceļ. Piemēram, elektromotoram kaut kur jādarbojas. Bet, lai tas darbotos, no aizsprosta ir jākrīt ūdenim, kas noved pie turbīnas, kurai ir pievienots ģenerators, griešanās. Caur elektropārvades līniju enerģija jāpārraida uz dzinēju, un tam jāstrādā un jāpaceļ slodze. Tas ir, kustību nevar realizēt pati par sevi.
Fiziķi saka, ka pirmajos divos gadījumos spēks neveic mehānisku darbu. Trešajā gadījumā darbs ir padarīts. Kas to ražo? Spēks F. Fizikā darbs ir daudzums. Un ja tā, tad tas var mainīties uz augšu un uz leju. Ir viegli uzminēt, ka, ja spēks tiek palielināts un ķermenis tiek pārvietots tādā pašā attālumā, tad šī spēka darbs būs lielāks. Kā var palielināt spēku? Piemēram, paņemt bumbu ir divreiz grūtāk. Tad darbs dubultosies. Tāpēc spēks, ko veic spēks, ir proporcionāls spēka lielumam. Šis ir likums.
Mehāniskā darba formula
Iedomāsimies, ka viena un tā pati bumbiņa jāpaceļ nevis par 50 cm, bet par 100 cm.veiciet darbu, lai to vispirms paceltu uz distances pirmo pusi un pēc tam uz otro. Katru reizi tiks veikts viens un tas pats darbs, bet kopējais darbs būs divreiz lielāks. Tas nozīmē, ka darbs ir tieši proporcionāls ķermeņa nobrauktajam attālumam. Tāpēc fiziķi vienojās Fs vērtību apzīmēt ar burtu A un nosaukt to par spēka darbu. Izteiksme Fs būs tieši proporcionāla ķermeņa spēkam un pārvietojumam.
A=Fs ir formula darbam fizikā. A ir vēlamā ķermeņa pieliktā spēka vērtība, un s ir ķermeņa noietais ceļš. Taču ir situācijas, kad ķermenim tiek pielikts spēks, bet tas nekustas. Mūsu trešajā gadījumā ķermenis pārvietojas tajā pašā virzienā, kurā tiek pielikts spēks. Tāpēc precīzāk būtu teikt, ka s ir ķermeņa nobīde spēka virzienā. Formulēsim definīciju: darbs fizikā ir vērtība, kas vienāda ar spēka moduļa un ķermeņa nobīdes spēka virzienā reizinājumu.
Mērvienības
Apskatīsim definējošo formulu A=Fs. [A]=Nm=J. N ir ņūtoni, J ir džouli. Kā saprast, kas ir 1 džouls? Uzzīmēsim diagrammu, kurā parādīts spēks, kas veic viena džoula darbu.
Attēls parāda ķermeņa sākotnējo un beigu stāvokli. Pārcēlām to 1 m attālumā. Pārvietojot ķermenim tika pielikts viena ņūtona spēks. A \u003d 1 N1 m \u003d 1 J. Tas ir, viens džouls ir darbs, ko veic viena ņūtona spēks, kad ķermenis pārvietojas 1 m attālumā spēka virzienā.
Viens džouls ir neliels darba apjoms. Paaugstināt1 kg svars uz 10 cm, darbs jāveic 1 džoulā. Lai to paceltu līdz metra augstumam, jums jāveic 10 džoulu darbs. Ja runājam par celtņu darbu, tie paceļ tonnu desmitiem metru. Tāpēc tiek izmantotas arī citas darba mērvienības: kilodžouli, megadžouli utt. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10 ^ 6 J. Sienas pulksteņa rādītāju iedarbina motors. Tas darbojas daudz mazāk nekā viens džouls. To mēra milidžoulos. 1 mJ=0,001 J. Ir arī mikrodžouli. 1 μJ=110^-6 J.
