Vsi razumejo, da je delo neke vrste družbena dejavnost človeka, ki jo potrebuje za zagotovitev svojega obstoja. Vendar pa v fiziki obstaja tudi podoben koncept, ki ima popolnoma drugačen pomen. Kaj je delo v fiziki, bo ta članek odgovoril.
Deluj kot fizična količina
Ko odgovorimo na vprašanje, kaj je delo v fiziki, je treba pojasniti, da je to energija, ki se porabi za izvajanje katerega koli dejanja. Na primer, človek prenaša breme z enega mesta na drugega, medtem ko dela proti silam trenja. Če ta oseba začne dvigovati breme, bo njegovo delo usmerjeno v premagovanje gravitacijske sile planeta. Še en primer: plin pod batom zaradi segrevanja začne povečevati svojo prostornino, v tem primeru pa rečemo, da nekaj dela.
V vseh zgornjih primerih obstaja ena skupna značilnost: delo se od ničle razlikuje le, če pride do neke vrste mehanskega premikanja predmetov ali njihovih delov(gibanje delavca z bremenom, ekspanzija plina).
Tako je delo proces prenosa energije iz enega stanja v drugo za dano telo, zaradi česar to telo spremeni položaj v prostoru.
Delovna formula
Zdaj pokažimo, kako kvantitativno izračunati preučevano vrednost. Prenos energije med različnimi stanji je možen le, če je prisotna neka sila. To je lahko fizični napor človeških rok in nog, sila strojev, ustvarjeni tlak, ki se zlahka pretvori v silo, v primeru zgorevanja goriva v valju, sila elektromagnetne indukcije elektromotorja in tako naprej.
Naslednja formula bo odgovorila na vprašanje, kako najti službo v fiziki:
A=(F¯l¯)
Delo A je skalarna količina, medtem ko sta sila F¯ in premik l¯ vektorski količini. Zato formula za izračun A z oklepaji pokaže, da govorimo o skalarnem produktu vektorjev. V skalarni obliki lahko zgornji izraz prepišemo na naslednji način:
A=Flcos(φ)
Tukaj je φ kot med vektorjema sil F¯ in premikom l¯.
Ker se premik meri v metrih, sila pa v newtonih, je enota dela Newton na meter (Nm). Enota SI ima svoje ime, joul (J). Izkazalo se je, da delo 1 J ustreza sili 1 N, ki je, ki deluje vzdolž smeri premika, premaknila telo za1 meter.
plin
Analizirali smo vprašanje, kaj je mehansko delo v fiziki, in podali formulo, po kateri ga je mogoče izračunati. V primeru ekspanzijskih plinov pa se uporablja drugačen izraz.
Predpostavimo, da imamo plinski sistem, ki polni prostornino V1 in je pod tlakom P. Naj se njegova prostornina spremeni kot posledica zunanjega ali notranjega vpliva na sistem in postal enak V2. Potem lahko delo plina A določimo z naslednjo formulo:
A=∫V(P(V)dV)
Če narišete funkcijo P(V) v osi P-V, bo površina pod krivuljo številčno enaka A.
V primeru izobarnega procesa (P=const) za idealni plin bo odgovor na vprašanje, kako najti delo v fiziki, naslednji preprost izraz:
A=P(V2-V1)
Če se zaradi termodinamičnega procesa volumen plina ne spremeni, bo njegovo delo enako nič. Če V2>V1, potem plin deluje pozitivno, če V1>V 2, nato negativno.
Delo momenta sile
Moment sile je fizična količina, ki je izražena z naslednjo formulo:
M=[F¯r¯]
To pomeni, da je M enako vektorskemu produktu sile F in vektorja polmera r okoli osi vrtenja. Trenutek sile je izražen v Nm.
Kakšno je delo momenta sile v fiziki? Na to vprašanjebo odgovorila naslednja formula:
A=Mθ
Ta enakost pomeni, da če trenutek M, ki deluje na sistem, povzroči, da se zavrti okoli osi za kot θ, potem deluje A. Kot θ je treba tukaj izraziti v radianih, da dobimo delo v joulih.
Izračun dela momenta sile ima pomembno vlogo v vseh mehanskih sistemih, kjer je rotacija, kot so kolesa, zobniki, gredi itd.
Delo gravitacije
Ko smo ugotovili, kaj je delo v fiziki, izračunajmo to vrednost za sile gravitacije. Recimo, da telo mase m pade z višine h. Ker gravitacija F deluje navpično navzdol, opravlja pozitivno delo. Določa se z naslednjo formulo:
A=mgh, kjer je F=mg
Mnogi v dobljeni formuli za vrednost A lahko vidijo izraz za potencialno energijo telesa v polju gravitacijskih sil. Med padcem telesa gravitacija opravlja delo prenosa potencialne energije telesa v kinetično energijo njegovega gibanja.
