Ako vypočítať prácu: 11 krokov (s ilustráciami)

Vo fyzike, koncept "Zamestnanie" má inú definíciu, ako sa používa v každodennom živote. Najmä termín "Zamestnanie"Používa sa, keď fyzická sila spôsobí, že sa objekt pohybuje. Všeobecne platí, že ak silná sila robí objekt veľmi ďaleko, potom sa vykonáva veľa práce. A ak je moc malý alebo objekt sa nepohybuje veľmi ďaleko, potom len malú prácu. Sila sa môže vypočítať vzorcom:Práca = F × D × Cosine (θ), kde f = sila (v newtonoch), d = ofset (v metroch) a θ = uhol medzi vektorom energie a smerom pohybu.

Kroky

Časť 1 z 3:

Hľadanie hodnoty práce v jednej dimenzii

jeden. Nájdite smer pevnosti vektora a smer pohybu. Ak chcete začať, je dôležité najprv určiť, ktorým smerom sa objekt pohybuje, ako aj od miesta, kde sa vzťahuje sila. Majte na pamäti, že objekty nie sú vždy pohybujúce v súlade s silou pripojenou k nim - napríklad, ak vytiahnete malý vozík na rukoväť, potom používate diagonálnu pevnosť (ak ste vyšší ako vozík), aby ste ho posunuli dopredu. V tejto časti sa však zaoberáme situáciami, v ktorých sila (úsilie) a pohyb objektumaťRovnaký smer. Informácie o tom, ako nájsť prácu, keď tieto predmety nie Máme jeden smer, čítame nižšie.

Aby sa tento proces ľahko priviedol, poďme nasledovať problém úlohy. Povedzme, že aujské auto sa tiahne priamo dopredu pred ním. V tomto prípade sa vektor sily a smer bodu vlaku poukazuje na rovnaký spôsob -dopredu. V nasledujúcich krokoch použijeme tieto informácie, ktoré pomôžu nájsť úlohu vykonanú objektom.

Obrázok s názvom Vypočítať pracovný krok 2

2. Nájdite ofset objektu. Prvá premenná D alebo ofset, ktorý potrebujeme pre formu vzorcov, je zvyčajne ľahko nájsť. Offset je len vzdialenosť, ku ktorej sila prinútila predmet, aby sa pohyboval z jeho počiatočnej polohy. V úlohách odbornej prípravy sú tieto informácie zvyčajne buď dané (známe), alebo ho môžu byť zobrazené (nájdené) z iných informácií v úlohe. V reálnom živote, všetko, čo musíte urobiť, aby ste našli posunutie, toto je meranie vzdialenosti objektov objektov.

Všimnite si, že diaľkové jednotky vzdialenosti musia byť v metroch vo vzorci pre výpočet práce.

V našom príklade hračkárskeho vlaku, predpokladáte, že nájdete prácu, ktorú trénuje vlak, keď prechádza na diaľnici. Ak sa začne v určitom bode a zastaví sa na mieste asi 2 metre pozdĺž diaľnice, môžeme použiť2 metre Pre náš význam "D" Vo vzorci.

Obrázok s názvom Vypočítať pracovný krok 3

3. Nájdite si silu aplikovanú na objekt. Ďalej nájdite množstvo sily, ktorá sa používa na presun objektu. Toto je opatrenie "Silový" sily - tým viac jej hodnoty, tým silnejší tlačí objekt a rýchlejšie to urýchľuje. V prípade, že množstvo sily nie je poskytnuté, môže byť odvodený z hmoty a zrýchlenia posunu (za predpokladu, že na ňom neexistujú žiadne iné konfliktné sily, ktoré pôsobia) s pomocou formulára = m × a.

Upozorňujeme, že jednotky merania jednotiek musia byť v Newtonov na výpočet vzorca.

V našom príklade predpokladajme, že nepoznáme množstvo sily. Poďme však povedať Nechať, Čo hračkársky vlak má veľa 0,5 kg a táto sila je urýchlená rýchlosťou 0,7 metra / druhá. V tomto prípade môžeme nájsť hodnotu vynásobením m × A = 0.5 × 0.7 = 0.35 Newton.

Obrázok s názvom Vypočítať pracovný krok 4

4. Vynásobte výkon ×. Potom, čo zistíte množstvo sily pôsobiace na objekt, a vzdialenosť, na ktorú bol presunutý, zvyšok to urobí jednoduché. Vynásobte tieto dve hodnoty navzájom, aby ste získali hodnotu práce.

Je čas vyriešiť náš príklad úlohy. S hodnotou výkonu 0,35 newtonov a hodnotou posunu - 2 metre, naša odpoveď je otázkou jednoduchého množenia: 0.35 × 2 = 0.7 Johley.

Možno ste si všimli, že vo vzorci zobrazenej v úvode existuje ďalšia časť vzorca: Cosine (θ). Ako sa diskutuje vyššie, v tomto príklade sa napájanie a smer pohybu používajú v jednom smere. To znamená, že uhol medzi nimi je 0. Vzhľadom k tomu, Cosine (0) = 1, nemali by sme to zahrnúť - jednoducho sa viac vynásobíme 1.

Obrázok s názvom Vypočítať pracovný krok 5

päť. Pripomeňme odpoveď v Joule. Vo fyzike sú hodnoty práce (a niekoľko ďalších hodnôt) takmer vždy v jednotke opatrení, ktorá sa nazýva joule. Jeden Joule je definovaný ako 1 newtonové sily aplikované o 1 meter, alebo inými slovami, 1 newton × meter. To dáva zmysel - pretože sa vynásobíte vzdialenosť pre silu, je logické, že odpoveď, ktorú dostanete, bude mať mernú jednotku, ktorá sa rovná vynásobeniu jednotky hodnoty vašej sily a vzdialenosti.

Upozorňujeme, že Joule má tiež alternatívnu definíciu - 1 watt sily emitovaný za jednu sekundu. Prečítajte si nasledovné informácie o podrobnejšej diskusii a jej pomere.

Časť 2 z 3:

Výpočet práce s uhlou silou

jeden. Nájsť pevnosť a posunutie, ako obvykle. Vyššie, sme sa zaoberali úlohou, v ktorej sa objekt pohybuje v rovnakom smere ako sila, ktorá je na ňu nastavená. V skutočnosti sa to nestane. V prípadoch, keď sa výkon a pohyb objektu nachádza v dvoch rôznych smeroch, rozdiel medzi týmito dvoma smermi by sa mal zohľadniť aj v rovnici pre presný výsledok. Najprv nájdite hodnotu sily a posunu objektu, ako to zvyčajne robíte.

Pozrime sa na ďalší príklad úlohy. V tomto prípade predpokladajme, že vlak hračka dopredu, ako v príklade vyššie uvedenej úlohy, ale tentoraz sa v skutočnosti natiahneme v uhlopriečnom uhle. V ďalšom kroku ju vezmeme do úvahy, ale teraz budeme dodržiavať základy: presunutie vlaku a rozsah sily pôsobiacej na ňom. Pre naše účely povedzme, že sila má veľkosť10 Newton A že išiel rovnaký 2 metreDopredu.

Obrázok s názvom Vypočítať pracovný krok 7

2. Nájdite uhol medzi pevnostou vektorom a pohybom. Na rozdiel od vyššie uvedených príkladov s silou, ktorá je v inom smere ako pohyb objektu, je potrebné nájsť rozdiel medzi týmito dvoma smermi vo forme uhla medzi nimi. Ak vám tieto informácie nie sú poskytnuté, možno budete musieť zmeniť uhol sami alebo ho stiahnuť z iných informácií v úlohe.

V našom príklade sa úloha predpokladá, že použitá sila je približne 60 nad horizontálnou rovinou. Ak sa vlak stále pohybuje rovno dopredu (t.j. horizontálne), uhol medzi vektorom s pevnosťou a hnutím vlaku sa rovná 60.

Obrázok s názvom Vypočítať pracovný krok 8

3. Vynásobte sila × vzdialenosť × Cosine (θ). Potom, čo zistíte posunutie objektu, množstvo sily pôsobiacej na ňu a uhol medzi vektorom sily a jeho pohybu, je riešenie takmer rovnaké ako bez toho, aby sa zohľadnil uhol. Len si vezmite Cosine z uhla (to môže vyžadovať vedeckú kalkulačku) a znásobiť ho pre silu a pohybovať sa nájsť odpoveď na vašu úlohu v jouly.

Riešim som príklad našej úlohy. S pomocou kalkulačky zistíme, že Cosine 60 je 1/2. Zapnutie do vzorca, môžeme problém vyriešiť nasledovne: 10 newtonov × 2 metre × 1/2 = 10 Johley.

Časť 3 z 3:

Pomocou hodnoty práce

jeden. Zmeňte vzorec, aby ste našli vzdialenosť, silu alebo uhol. Vzorec vyššie uvedeného diela nie je jednoducho Dobrá práca je tiež cenná nájsť akékoľvek premenné v rovnici, keď už poznáte hodnotu práce. V týchto prípadoch jednoducho vyberte premennú, ktorú hľadáte, a vyriešiť rovnicu v súlade s hlavnými pravidlami algebry.

Predpokladajme, že napríklad vieme, že náš vlak ťahá s silou v 20 Newton v diagonálnom uhle viac ako 5 metrov spôsobu vykonávať 86,6 Joule práce. Napriek tomu nepoznáme uhol pevnosti vektora. Ak chcete nájsť uhol, jednoducho zdôrazňujeme túto premennú a rieši rovnicu nasledovne:
86.6 = 20 × 5 × Cosine (θ)
86.6/100 = COSINE (θ)
Arccos (0.866) = θ = tridsať

Obrázok s názvom Vypočítať pracovný krok 10

2. Rozdeľte čas strávený v pohybe, aby ste našli moc. Vo fyzike, práca úzko súvisí s iným typom merania "moc". Moc je len spôsob, ako určiť množstvo rýchlosti, s ktorou sa práca vykonáva v určitom systéme na dlhú dobu. Takže nájdete napájanie, všetko, čo musíte urobiť, je rozdeliť operáciu používanú na presunutie objektu na čas, ktorý chcete dokončiť pohyb. Merania výkonu sú určené v jednotkách - w (ktoré sa rovná joule / sekundu).

Napríklad pre príklad úlohy vo vyššie uvedenom kroku predpokladá, že má 5 sekúnd na 5 metrov. V tomto prípade, všetko, čo potrebujete.6/12 = `7.22 W.

Obrázok s názvom Vypočítať pracovný krok 11

3. Použite TME vzorec_I + W_NC = TME_F, vyhovovať mechanickej energii v systéme. Práca sa môže použiť aj na nájdenie množstva energie obsiahnutej v systéme. Vo vyššie uvedenom vzorci TME_I = Počiatočný Plná mechanická energia v systéme TME_F = Konečný Úplná mechanická energia v systéme a w_NC = práca vykonávaná v komunikačných systémoch na úkor nekonzervatívnych síl.. V tomto vzorci, ak sa sila aplikuje v smere pohybu, potom je pozitívny, a ak to plačí (proti), je to negatívne. Všimnite si, že horizontálne energie nájdete podľa vzorca (½) mV, kde m = hmotnosť a v = objem.

Napríklad napríklad úloha v dvoch krokoch vyššie, predpokladajme, že vlak pôvodne mal celkovú mechanickú energiu 100 j. Keďže moc v úlohe vytiahne vlak v smere, ktorý už prešiel, je pozitívny. V tomto prípade konečná energia vlaku - TME_I + W_NC = 100 + 86.6 = 186.6 J.

Upozorňujeme, že nekonzervatívne sily sú sily, ktorých sila vystaviť zrýchleniu objektu závisí od cesty, ktorú prešiel objektom. Trenie je dobrým príkladom - objekt, ktorý tlačil krátku, priamu cestu, bude cítiť dôsledky trenia na krátky čas, zatiaľ čo objekt, ktorý tlačil po dlhej, navíjacej ceste do rovnakej konečnej lokality, vo všeobecnosti bude cítiť viac trenia.

Tipy

Ak sa vám podarí vyriešiť úlohu, potom sa usmievajte a radujte sa za seba!
Vlak v riešení čo najviac úloh, zaručuje úplné porozumenie.
Pokračujte v cvičení a skúste to znova, ak sa vám nepodarí.
Preskúmajte nasledujúce body týkajúce sa práce:

Práca vykonaná silou môže byť buď pozitívna alebo negatívna. (V tomto zmysle, podmienky "Pozitívne alebo negatívne" Noste svoj matematický význam a obvyklú hodnotu).
Vykonávané práce je negatívne, keď pôsobí v opačnom smere.
Vykonaná práca je pozitívna, keď sila pôsobí v smere pohybu.