• Co to jest praca mechaniczna?
• Charakterystyka pracy mechanicznej
• Formuła pracy mechanicznej
• Rodzaje prac mechanicznych
• Przykłady prac mechanicznych

Wyjaśniamy, czym jest praca mechaniczna w fizyce, jej właściwości i wzór do jej obliczania. Ponadto, jakie typy istnieją i przykłady.

Praca mechaniczna to ilość energii przekazanej ciału przez siłę.

Co to jest praca mechaniczna?

W fizyczny, a dokładniej w oddział z mechanika, oznacza pracę mechaniczną (lub po prostu pracował) na działanie a siła na ciele w spoczynku ruch, aby wyprodukować przemieszczenie w ciele proporcjonalna do Energia zainwestowany w siłę, która go porusza. Innymi słowy, praca mechaniczna to ilość energii przekazanej ciału przez działającą na nie siłę.

Praca mechaniczna jest ogrom skalarny, który jest zwykle mierzony w System międzynarodowy (SI) przez dżule lub dżule (J) i jest reprezentowane przez literę W (z angielskiego praca, „Pracował”). Ponadto często mówimy o pracy pozytywnej lub negatywnej w zależności od tego, czy siła przenosi energię na obiekt (praca pozytywna), czy ją odejmuje (praca negatywna). I tak na przykład ten, kto rzuca piłkę, wykonuje pracę pozytywną, podczas gdy ten, kto ją łapie, wykonuje pracę negatywną.

Charakterystyka pracy mechanicznej

Praca mechaniczna charakteryzuje się:

• Jest to wielkość skalarna, mierzona w dżulach (tj. kilogramach na metr kwadratowy podzielony przez sekundę do kwadratu) i reprezentowana przez literę W.
• Zależy on bezpośrednio od siły, która go powoduje, tak więc aby na ciele była praca mechaniczna, musi być przyłożona do niego siła mechaniczna wzdłuż określonej ścieżki.
• W języku potocznym termin „praca” jest używany do określenia tej czynności mechanicznej, której wykonanie pochłania pewną ilość energii.
• Przeniesienie ciepło (energia kaloryczna) nie jest uważana za formę pracy, chociaż polega na przekazywaniu energii.

Formuła pracy mechanicznej

Najprostszy wzór na obliczenie pracy ciała poruszanego siłą jest zwykle następujący:

W = F x d

gdzie W to wykonana praca, F to siła działająca na ciało, a D to odległość przemieszczenia ciała.

Jednak siła i odległość są zwykle uważane za wielkości wektorowe, które wymagają określonej orientacji w przestrzeni. Zatem powyższy wzór można przeformułować tak, aby zawierał taką orientację, jak następuje:

W = F x d x cos𝛂

gdzie cosinus alfa (cos𝛂) określa kąt między kierunkiem przyłożenia siły a kierunkiem, w którym obiekt porusza się w rezultacie.

Rodzaje prac mechanicznych

Praca negatywna występuje, gdy przyłożona siła opiera się ruchowi, który wnosił przedmiot.

Praca mechaniczna może być trzech rodzajów, w zależności od tego, czy dodaje, odejmuje lub utrzymuje poziom energii w poruszającym się ciele. Możemy więc mówić o:

• Praca pozytywna (W > 0). Występuje, gdy siła dostarcza energię do danego obiektu, powodując przemieszczenie w tym samym kierunku, w którym została przyłożona siła. Przykładem może być golfista, który uderza piłkę kijem i sprawia, że ​​leci kilka metrów, lub baseballista, który uderza piłkę w ruchu, modyfikując jej trajektorię.
• Praca zerowa (W = 0). Występuje, gdy przyłożona siła nie powoduje przemieszczenia obiektu, mimo że zużywa w tym procesie energię. Przykładem może być osoba, która popycha bardzo ciężki mebel, nie poruszając go ani o cal.
• Praca negatywna (W < 0).Występuje, gdy przyłożona siła odejmuje energię od danego obiektu, przeciwstawiając się ruchowi, który obiekt już przyniósł lub zmniejszając jego przemieszczenie. Przykładem może być baseballista, który łapie piłkę rzuconą przez innego, uniemożliwiając mu kontynuowanie swojej trajektorii; lub osoba, która stoi przed obiektem spadającym ze wzgórza i chociaż nie jest w stanie całkowicie go zatrzymać, zdoła spowolnić jego upadek.

Przykłady prac mechanicznych

Niektóre przykłady prac mechanicznych to:

• W meczu piłki nożnej sędzia wykonuje rzut karny, a Lionel Messi kopie piłkę w kierunku bramki z siłą 500 N, dzięki czemu piłka porusza się o około 15 metrów bez dotykania ziemi. Ile pracy włożyłeś w zdobycie tego celu?

Odpowiedź: stosując wzór W = F x d, mamy, że Messi wykonał pracę 500N x 15m, czyli pracę równoważną 7500 J.

• Pociąg jedzie na południe z pełną prędkością, kierując się do samochodu utkniętego na torach. Superbohater, zdając sobie sprawę z niebezpieczeństwa, postanawia stanąć przed lokomotywą i zatrzymać jej jazdę. Biorąc pod uwagę, że pociąg niesie ze sobą siłę 20 000 N, że superbohater jest nietykalny, a lokomotywa znajduje się 700 metrów od uwięzionego wagonu, ile pracy musi wykonać superbohater, aby go zatrzymać?

Odpowiedź: Ponieważ hamowanie lokomotywy wymaga co najmniej 20 000 N w przeciwnym kierunku, a superbohater chciałby zostawić co najmniej 2 metry odstępu między lokomotywą a uwięzionym samochodem, wiemy, że musi zastosować pracę równą 20 000 N x 698 m, czyli praca negatywowa 13 960 000 J.