Rad u fizici je vrijednost koja se nalazi množenjem modula sile koja pomiče tijelo s udaljenosti koju je pomaknulo. U članku ćemo detaljno razmotriti situacije kada se tijelo kreće i ostaje nepomično. Naučimo formulu rada i njezine mjerne jedinice.
Sile koje djeluju na tijelo
Zamislimo da imamo nit na kojoj je tijelo obješeno. Sa strane konca na nju djeluje elastična sila niti, označimo je F. Tijelo je nepomično, recimo da smo konac pričvrstili na tronožac. Je li potrebno nešto poduzeti da se ovo stanje zadrži na neodređeno vrijeme? Ne. Iako na tijelo djeluje sila, ono se ne pomiče.
Rad iz fizike - što je to? Prije nego što odgovorite na ovo pitanje, razmotrite situaciju. Pretpostavimo da se tijelo kreće, ali na njega ne djeluju sile. Na primjer, ako je lopta u dalekom svemiru, daleko od svih zvijezda i galaksija. Tada će sila njihove privlačnosti biti zanemariva. Nacrtajte dijagram.
Tijelo se pomaknulo na određenu udaljenost s, ali nema sile (F=0). Je li potrebnopoduzeti bilo kakvu radnju kako bi se tijelo kretalo? Ne. Ovo stanje se može održavati neograničeno. Ovo je jednoliko pravolinijsko gibanje u odsustvu sila koje djeluju na tijelo.
Prisilni mehanički rad
A sada je situacija bitno drugačija. Podići ćemo istu loptu. Na njega djeluje sila, nanosi se na tijelo sa strane užeta. Količinu gibanja lopte označavamo slovom s, a silu - F. Hoće li se sama kuglica podići? Ne, nešto ga mora podići. Primjerice, negdje mora raditi električni motor. No, da bi ona funkcionirala, voda mora pasti s brane, što dovodi do rotacije turbine na koju je spojen generator. Preko dalekovoda energija se mora prenositi na motor, a on mora raditi i podizati teret. To jest, pokret se ne može realizirati sam od sebe.
Fizičari kažu da u prva dva slučaja sila ne obavlja mehanički rad. U trećem slučaju posao je završen. Čime se proizvodi? Sila F. U fizici je rad količina. A ako je tako, onda se može mijenjati gore-dolje. Lako je pretpostaviti da ako se sila poveća i tijelo pomakne na istu udaljenost, tada će rad ove sile biti veći. Kako se snaga može povećati? Na primjer, uzimanje lopte je dvostruko teže. Tada će se rad udvostručiti. Stoga je rad sile proporcionalan veličini sile. Ovo je zakon.
Formula mehaničkog rada
Zamislimo da istu loptu trebamo podići ne za 50 cm, već za 100 cm.obavite posao da ga podignete prvo na prvu polovicu udaljenosti, a zatim na drugu. Svaki put će se raditi isti posao, ali će ukupni posao biti duplo veći. To znači da je rad izravno proporcionalan udaljenosti koju prijeđe tijelo. Stoga su se fizičari složili da vrijednost Fs označe slovom A i nazovu je radom sile. Izraz Fs bit će izravno proporcionalan sili i pomaku tijela.
A=Fs je formula za rad u fizici. A je željena vrijednost sile primijenjene na tijelo, a s je put koji tijelo prijeđe. Međutim, postoje situacije kada se na tijelo primjenjuje sila, ali ono se ne pomiče. U našem trećem slučaju, tijelo se kreće u istom smjeru u kojem se primjenjuje sila. Stoga bi točnije bilo reći da je s pomak tijela u smjeru sile. Formulirajmo definiciju: rad u fizici je vrijednost jednaka umnošku modula sile i pomaka tijela u smjeru sile.
Jedinice mjere
Pogledajmo formulu za definiranje A=Fs. [A]=Nm=J. N je njutn, J je džul. Kako razumjeti što je 1 džul? Nacrtajmo dijagram koji prikazuje silu koja radi od jednog džula.
Slika prikazuje početni i konačni položaj tijela. Pomaknuli smo ga na udaljenost od 1 m. Prilikom kretanja na tijelo je djelovala sila od jednog njutna. A \u003d 1 N1 m \u003d 1 J. To jest, jedan džul je rad koji izvrši sila od jednog njutna kada se tijelo kreće na udaljenosti od 1 m u smjeru sile.
Jedan džul je mala količina posla. Podići1 kg težine na 10 cm, morate obaviti posao u 1 džulu. Da biste ga podigli na metar visine, morate obaviti rad od 10 džula. Ako govorimo o radu dizalica, one dižu tone za desetke metara. Stoga se koriste i druge mjerne jedinice rada: kilodžuli, megadžuli itd. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10 ^ 6 J. Kazaljku zidnog sata pokreće motor. Djeluje puno manje od jednog džula. Mjeri se u milidžulima. 1 mJ=0,001 J. Postoje i mikrodžuli. 1 μJ=110^-6 J.
