Kaj je delo v fiziki? Delo sil, delo raztezanja plina in delo gibalne sile

Vsi razumejo, da je delo vrsta družbene dejavnosti, ki jo ljudje potrebujejo za svoj obstoj. Kljub temu v fiziki obstaja tudi podoben pojem, ki pa ima povsem drugačen pomen. Kaj je delo v fiziki?.

Delo kot fizikalna količina

Da bi odgovorili na vprašanje, kaj je delo v fiziki, je treba pojasniti, da je to energija, ki se porabi pri opravljanju nečesa. Na primer, oseba, ki prenaša tovor z enega mesta na drugo, opravlja delo proti silam trenja. Če ta oseba začne dvigovati utež, bo njeno delo obsegalo premagovanje gravitacijske sile planeta. Drug primer: plin pod batnico začne povečevati svojo prostornino, ko se segreva; v tem primeru se reče, da opravlja določeno delo.

Vsem navedenim primerom je skupno, da se delo razlikuje od nič le, če pride do neke vrste mehanskega gibanja predmetov ali njihovih delov (gibanje delavca z bremenom, širjenje plina).

Delo je torej proces prenosa energije iz enega stanja v drugo za določeno telo, zaradi česar to telo spremeni položaj v prostoru.

Formula za delo

Pokažimo, kako lahko kvantitativno izračunamo preučevano količino. Prenos energije med različnimi stanji je mogoč le, če obstaja neka sila. To je lahko fizični napor človeških rok in nog, sila strojev, ustvarjeni pritisk, ki se zlahka preračuna v silo pri gorenju goriva v valju, elektromagnetna indukcijska sila elektromotorja in tako naprej.

Na vprašanje, kako najti delo v fiziki, odgovarja naslednja formula:

A = (F¯ * l¯)

Delo A je skalarna količina, medtem ko sta sila F¯ in premik l¯ vektorski količini. Zato so v formuli za izračun A uporabljeni oklepaji, ki kažejo, da gre za skalarni produkt vektorjev. V skalarni obliki lahko zgornji izraz prepišemo v naslednjo obliko:

A = F * l * cos(φ)

Pri tem je φ kot med vektorjema sile F¯ in premika l¯.

Ker se premik meri v metrih, sila pa v njutonih, je enota dela njuton na meter (N * m). V SI ima ta enota svoje ime, joul (Joule). Izkaže se, da je delo 1 J enako sili 1 N, ki deluje v smeri premika in premakne telo za 1 m.

Delo plina

Zdaj smo razbrali vprašanje, kaj mehansko delo v fiziki, in navedel formulo, po kateri ga je mogoče izračunati. Pri ekspanziji plinov se uporablja drug izraz, vendar.

Recimo, da imamo plinski sistem, ki zapolnjuje prostornino V₁ и je pod tlak P. Predpostavimo, da se je zaradi zunanjega ali notranjega delovanja na sistem njegova prostornina spremenila in postala enaka V₂. Nato lahko delo plina A ugotovimo s to formulo:

A = ∫_V(P(V) * dV)

Če narišemo funkcijo P(V) na osi P-V, bo površina pod krivuljo številčno enaka vrednosti A.

V primeru izobaričnega procesa (P = konst) za idealno Odgovor na vprašanje, kako najti delo v fiziki, je naslednji preprost izraz

A = P * (V₂-V₁)

Če se zaradi termodinamičnega procesa prostornina plina ne spremeni, je njegovo delo enako nič. Če je V₂>V₁, potem plin opravi pozitivno delo, če V₁>V₂, potem je negativen.

Delo zagona

Delo navora je fizikalna veličina, ki je izražena z naslednjo formulo

M = [F¯ * r¯]

To pomeni, da je M vektorski produkt sile F in vektorja polmera r okoli osi vrtenja. Izražena je v N*m.

Kaj je v fiziki delo trenutka sile?? Na to vprašanje vam bo odgovorila naslednja formula:

A = M * θ

Ta enačba pomeni, da če moment M, ki deluje na sistem, povzroči njegovo vrtenje okoli osi pod kotom θ, opravi sistem delo A. Da bi dobili delo v joulih, je treba kot θ izraziti v radianih.

Izračun dela navora ima pomembno vlogo v vseh mehanskih sistemih z vrtenjem, kot so kolesa, zobniki, gredi itd.

Gravitacijsko delo

Ko smo razumeli, kaj je delo v fiziki, izračunajmo to količino za gravitacijske sile. Recimo, da telo z maso m pade z višine h. Ker gravitacija F deluje navpično navzdol, opravi pozitivno delo. Opredeljen je s to formulo:

A = m * g * h,

kjer je F = m * g

Mnogi v izpeljani formuli za vrednost A vidijo izraz za potencialno energijo telesa v gravitacijskem polju. Ko telo pada, gravitacija opravi delo pretvorbe potencialne energije telesa v kinetično energijo njegovega gibanja.