• Kas ir mehāniskais darbs?
• Mehāniskā darba raksturojums
• Mehāniskā darba formula
• Mehānisko darbu veidi
• Mehānisko darbu piemēri

Mēs izskaidrojam, kas fizikā ir mehāniskais darbs, tā īpašības un tā aprēķināšanas formula. Arī kādi veidi pastāv un piemēri.

Mehāniskais darbs ir enerģijas daudzums, ko ķermenim nodod spēks.

Kas ir mehāniskais darbs?

In fiziskais, un konkrētāk sadaļā filiāle no mehānika, ir domāts ar mehānisku darbu (vai vienkārši strādāja) uz a darbību spēks uz ķermeņa miera stāvoklī kustība, lai ražotu a pārvietošanās ķermenī proporcionāli Enerģija ieguldīts spēkā, kas to kustina. Citiem vārdiem sakot, mehāniskais darbs ir enerģijas daudzums, ko ķermenim nodod spēks, kas uz to iedarbojas.

Mehāniskais darbs ir lielums skalārs, ko parasti mēra Starptautiskā sistēma (SI) caur džouliem vai džouliem (J), un to apzīmē ar burtu W (no angļu valodas strādāt, "Strādājis"). Turklāt mēs bieži runājam par pozitīvu vai negatīvu darbu atkarībā no tā, vai spēks nodod enerģiju objektam (pozitīvs darbs) vai atņem to (negatīvs darbs). Tā, piemēram, tas, kurš met bumbu, veic pozitīvu darbu, bet tas, kurš to noķer, veic negatīvu darbu.

Mehāniskā darba raksturojums

Mehānisko darbu raksturo:

• Tas ir skalārais lielums, ko mēra džoulos (tas ir, kilogrami uz kvadrātmetru dalīti ar sekundi kvadrātā), un to apzīmē ar burtu W.
• Tas ir tieši atkarīgs no spēka, kas to izraisa, tātad, lai ķermenim būtu mehānisks darbs, tam ir jāpieliek mehānisks spēks pa noteiktu ceļu.
• Pašreizējā valodā termins “darbs” tiek lietots, lai definētu mehānisko darbību, kuras veiktspēja patērē noteiktu enerģijas daudzumu.
• Nodošana karstums (kaloriju enerģija) netiek uzskatīts par darba veidu, lai gan tas sastāv no enerģijas nodošanas.

Mehāniskā darba formula

Vienkāršākā formula, lai aprēķinātu spēku kustināta ķermeņa darbu, parasti ir šāda:

W = F x d

kur W ir paveiktais darbs, F ir spēks, kas iedarbojas uz ķermeni, un D ir ķermeņa pārvietošanās attālums.

Tomēr spēks un attālums parasti tiek uzskatīti par vektoru lielumiem, kam nepieciešama noteikta orientācija telpā. Tādējādi iepriekš minēto formulu var pārformulēt, lai iekļautu šādu orientāciju:

W = F x d x cos𝛂

kur alfa kosinuss (cos𝛂) nosaka leņķi starp virzienu, kurā tiek pielikts spēks, un virzienu, kurā objekts kustas rezultātā.

Mehānisko darbu veidi

Negatīvs darbs rodas, ja pielietotais spēks pretojas kustībai, ko objekts radīja.

Mehāniskais darbs var būt trīs veidu, atkarībā no tā, vai tas saskaita, atņem vai uztur enerģijas līmeni kustīgajā ķermenī. Tādējādi mēs varam runāt par:

• Pozitīvs darbs (W > 0). Tas notiek, kad spēks piešķir enerģiju attiecīgajam objektam, radot nobīdi tajā pašā virzienā, kurā spēks tika pielietots. Piemērs tam varētu būt golfa spēlētājs, kurš sit pa bumbiņu ar nūju un liek tai lidot vairākus metrus, vai beisbola spēlētājs, kurš sit bumbiņu kustībā, mainot tās trajektoriju.
• Nulles darbs (W = 0). Tas notiek, ja pieliktais spēks nerada nekādu pārvietošanos objektā, lai gan procesā tas patērē enerģiju. Piemērs tam varētu būt cilvēks, kurš stumj ļoti smagu mēbeli, neliekot tai kustēties ne collu.
• Negatīvs darbs (W < 0).Tas notiek, kad pielietotais spēks atņem enerģiju no attiecīgā objekta, pretoties kustībai, ko objekts jau radījis, vai samazinot tā pārvietošanos. Piemērs tam varētu būt beisbola spēlētājs, kurš noķer cita iemesto bumbu, neļaujot viņam turpināt savu trajektoriju; vai cilvēks, kurš stāv priekšā no kalna krītošam priekšmetam un, lai gan nespēj to pilnībā apturēt, tomēr izdodas palēnināt tā kritienu.

Mehānisko darbu piemēri

Daži mehāniskā darba piemēri ir:

• Futbola spēlē tiesnesis realizē 11 metru soda sitienu, un Lionels Mesi ar spēku 500 N izsit bumbu uz vārtiem, liekot tai pārvietoties apmēram 15 metrus, nepieskaroties zemei. Cik daudz darba ieguldījāt, lai gūtu šos vārtus?

Atbilde: izmantojot formulu W = F x d, mēs iegūstam, ka Mesi veica darbu 500N x 15m, tas ir, darbu, kas līdzvērtīgs 7500 J.

• Vilciens pilnā ātrumā dodas uz dienvidiem, dodoties uz automašīnu, kas iestrēgusi uz sliedēm. Supervaronis, saprotot briesmas, nolemj nostāties lokomotīves priekšā un apturēt tās virzību. Ņemot vērā, ka vilciens nes sev līdzi 20 000 N lielu spēku, ka supervaronis ir neievainojams un lokomotīve atrodas 700 metru attālumā no iesprostotās vagona, cik daudz jāstrādā supervaronim, lai to apturētu?

Atbilde: Tā kā lokomotīves bremzēšanai ir nepieciešams vismaz 20 000 N pretējā virzienā un supervaronis vēlas atstāt vismaz 2 metrus starp lokomotīvi un iesprostoto vagonu, mēs zinām, ka viņam jāpieliek darbs, kas vienāds ar 20 000 N x 698 m, tas ir, negatīvs darbs 13 960 000 J.