Die Arbeitsformel lautet W = F x S, wobei F die Kraft und S die Entfernung ist, die das Objekt zurückgelegt hat. Diese Arbeit kann auch anhand der Energiedifferenz eines Objekts ermittelt werden.
Oft hören wir im Alltag den Begriff "Anstrengung". Im Allgemeinen wird sich eine Person bemühen, das zu bekommen, was sie will.
Anscheinend werden die Bemühungen aber auch in der Wissenschaft auf dem Gebiet der Physik genauer erklärt. Schauen wir uns daher die physikalische Arbeit genauer an.
Anstrengung
Definition
"Im Grunde ist Anstrengung eine Handlung oder Handlung an einem Objekt oder System, um den Zustand des Systems zu ändern."
Das Thema Geschäft ist weit verbreitet und wir tun es oft im Alltag.
Wenn Sie beispielsweise einen mit Wasser gefüllten Eimer bewegen, bemühen wir uns, den Eimer von seinem ursprünglichen Platz zu bewegen.
Geschäftsformel
Mathematisch ist Arbeit definiert als das Produkt der Kraft, die auf das Objekt wirkt und wie weit es sich bewegt hat.
W = F. Δ s
Wenn Sie sich mit Integralen befasst haben, ist die Verschiebung des Abstands aufgrund der wirkenden Kraft ein Diagramm, das sich kontinuierlich ändert. Somit kann die Gleichung für die Geschäftsformel geschrieben werden
Information :
W = Arbeit (Joule)
F = Kraft (N)
Δs = Distanzdifferenz (m)
Wie wir wissen, sind Kraft und Abstand Vektorgrößen. Arbeit ist das Produkt des Punktes zwischen Kraft und Abstand, daher müssen wir dieselben Vektorkomponenten multiplizieren. Weitere Details finden Sie im Bild unten.
Im obigen Bild zieht die Person an einem Seil, das mit der Kraft F an einer Box befestigt ist, und bildet einen Winkel θ. Die Box wird dann s bewegt.
Da Arbeit das Produkt der Punkte ist, ist die Kraft, die mit dem Abstand multipliziert werden kann, die Kraft auf der x-Achse. Daher kann die Arbeitsformel wie folgt geschrieben werden
W = F cos θ. s
Dabei ist θ der Winkel zwischen dem Seil und der Ebene der Box.
Im Allgemeinen ist der Aufwand, den wir oft erwähnen, nur sein absoluter Wert. Arbeit kann jedoch auch positiv und negativ oder sogar null sein.
Arbeit wird als negativ bezeichnet, wenn das Objekt oder System gegen die Kraft arbeitet, oder leichter, wenn die Kraft und ihre Verschiebung in entgegengesetzte Richtungen erfolgen.
Wenn Kraft und Verschiebung in die gleiche Richtung weisen, ist die Arbeit positiv. Wenn das Objekt jedoch keine Zustandsänderung erfährt, ist seine Arbeit Null.
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Bevor wir weiter über das Geschäft diskutieren, müssen wir zuerst den Partner der Anstrengung kennen, nämlich Energie.
Arbeit und Energie sind eine untrennbare Einheit. Dies liegt daran, dass Anstrengung eine Form von Energie ist.
"Energie ist im Grunde die Fähigkeit, Arbeit zu leisten."
Wenn wir einen Eimer bewegen, benötigen wir Energie, damit der Eimer bewegt werden kann.
Energie wird auch in zwei Typen eingeteilt, nämlich potentielle Energie und kinetische Energie.
Potenzielle Energie
Grundsätzlich ist potentielle Energie eine Energie, die ein Objekt besitzt, wenn sich ein Objekt nicht bewegt oder in Ruhe ist. Ein Beispiel ist, wenn wir einen Eimer Wasser anheben.
Wenn der Eimer angehoben wurde, fühlen sich unsere Hände schwer an, damit der Eimer nicht herunterfällt. Dies liegt daran, dass der Eimer potentielle Energie hat, obwohl sich der Eimer nicht bewegt.
Im Allgemeinen ergibt sich potentielle Energie aus dem Einfluss der Schwerkraft. Im vorherigen Fall fühlte sich der Eimer beim Anheben schwer an und war bereits oben.
Dies liegt daran, dass die potenzielle Energie von der Position des Objekts beeinflusst wird. Je höher das Objekt ist, desto größer ist seine potentielle Energie.
Darüber hinaus wird die potentielle Energie auch durch die Masse und ihre Gravitationsbeschleunigung beeinflusst. Somit kann die Menge an potentieller Energie wie folgt geschrieben werden
Ep = m. G. h
Information :
Ep = potentielle Energie (Joule)
m = Masse (kg)
g = Erdbeschleunigung (9,8 m / s2)
h = Höhe des Objekts (m)
Darüber hinaus, wenn ein Unternehmen nur von potenzieller Energie betroffen ist. Somit wird der Arbeitsaufwand durch die Differenz zwischen der potentiellen Energie nach und vor der Bewegung des Objekts bestimmt.
W = ΔEp
W = m. G. (h2 - h1)
Information :
h2 = Höhe des Endobjekts (m)
h1 = Höhe des Ausgangsobjekts (m)
Kinetische Energie
In einem anderen Fall mit potentieller Energie gibt es eine Energie, die ein Objekt besitzt, wenn es sich bewegt, und die als kinetische Energie bezeichnet wird.
Alle bewegten Objekte müssen kinetische Energie haben. Die Menge an kinetischer Energie ist proportional zur Geschwindigkeit und Masse des Objekts.
Mathematisch kann die Menge an kinetischer Energie wie folgt geschrieben werden:
Ek = 1/2 mv 2
Information :
Ek = kinetische Energie (Joule)
m = Masse (kg)
v = Geschwindigkeit (m / s)
Wenn ein Objekt nur von kinetischer Energie beeinflusst wird, kann die vom Objekt geleistete Arbeit aus der Differenz der kinetischen Energie berechnet werden.
W = ΔEk
W = 1 / 2.m. (V2 - v1) 2
Information :
v2 = Endgeschwindigkeit (m / s)
v1 = Anfangsgeschwindigkeit (m / s)
Mechanische Energie
Es gibt einen Zustand, in dem ein Objekt zwei Arten von Energie hat, nämlich potentielle Energie und kinetische Energie. Dieser Zustand wird mechanische Energie genannt.
Lesen Sie auch: Bild von Würfelnetzen, vollständig + BeispieleGrundsätzlich ist mechanische Energie eine Kombination aus zwei Arten von Energie, nämlich kinetische und potentiell auf Objekte einwirkende Energie.
Em = Ep + Ek
Information :
Em = mechanische Energie (Joule)
Nach dem Energieerhaltungsgesetz kann keine Energie erzeugt und zerstört werden.
Dies hängt eng mit der mechanischen Energie zusammen, bei der die gesamte Energie von potentieller Energie in kinetische Energie umgewandelt werden kann oder umgekehrt. Infolgedessen ist die gesamte mechanische Energie unabhängig von der Position immer gleich.
Em1 = Em2
Information :
Em1 = anfängliche mechanische Energie (Joule)
Em2 = endgültige mechanische Energie (Joule)
Beispiele für Arbeits- und Energieformeln
Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für Fragen, um Fälle im Zusammenhang mit der Arbeits- und Energieformel zu verstehen.
Beispiel 1
Ein Objekt mit einer Masse von 10 kg bewegt sich reibungslos auf einer ebenen und rutschigen Oberfläche, wenn das Objekt mit einer Kraft von 100 N gedrückt wird, die einen Winkel von 60 ° zur horizontalen Richtung bildet. Der Arbeitsaufwand bei einer Verschiebung des Objekts von 5 m beträgt
Antworten
W = F. cos θ. S = 100. cos 60,5 = 100,0,5,5 = 250 Joule
Beispiel 2
Ein Block mit einer Masse von 1.800 Gramm (g = 10 m / s2) wird 4 Sekunden lang vertikal gezogen. Wenn sich der Block 2 m hoch bewegt, ist die resultierende Leistung
Antworten
Energie = Leistung. Zeit
Ep = P. t
mg h = P. t
1,8 .10. 2 = P. 4
36 = S. 4
P = 36/4 = 9 Watt
Beispiel 3
Ein Kind mit einer Masse von 40 kg befindet sich im 3. Stock eines Gebäudes in einer Höhe von 15 m über dem Boden. Berechnen Sie die potentielle Energie des Kindes, wenn sich das Kind jetzt im 5. Stock befindet und 25 m über dem Boden liegt!
Antworten
m = 40 kg
h = 25 m
g = 10 m / s²
Ep = mxgxh
Ep = (40) (10) (25) = 10000 Joule
Beispiel 4
Ein Objekt mit einer Masse von 10 kg bewegt sich mit 20 m / s. Durch Ignorieren der vorhandenen Reibungskraft auf Objekte. Bestimmen Sie die Änderung der kinetischen Energie, wenn die Geschwindigkeit des Objekts 30 m / s beträgt!
Antwortenm = 10 kg
v1 = 20 m / s
v2 = 30 m / s
Δ Ek = Ek2-Ek1
Δ Ek = ½ m (v2² - v1²)
Δ Ek = ½ (10) (900-400) = 2500 j
Beispiel 5
Ein Objekt mit einer Masse von 2 kg fällt frei von der Spitze eines mehrstöckigen Gebäudes, das 100 m hoch ist. Wenn die Reibung mit Luft vernachlässigt wird und g = 10 ms-2 ist, ist die Arbeit durch die Schwerkraft bis zu einer Höhe von 20 m über dem Boden
AntwortenW = mg & Dgr;
W = 2 x 10 x (100 - 20)
W = 1600 Joule
Daher kann die Diskussion über die Formel für Aufwand und Energie hoffentlich für Sie nützlich sein.
