Aká je definícia práce vo fyzike?

Chad Baker / Getty Images

In fyzika , práca je definovaná ako a sila spôsobenie pohybu – alebo premiestnenia – objektu. V prípade konštantnej sily je práca skalárnym súčinom sily pôsobiacej na objekt a posunutia spôsobeného touto silou. Aj keď sila aj posun sú vektor množstvá, práca nemá smer kvôli povahe skalárneho súčinu (alebo bodového súčinu) v vektorová matematika . Táto definícia je v súlade so správnou definíciou, pretože konštantná sila sa integruje iba do súčinu sily a vzdialenosti.

Čítajte ďalej a dozviete sa niekoľko príkladov práce zo skutočného života, ako aj to, ako vypočítať množstvo vykonávanej práce.

Príklady práce

Príkladov práce v každodennom živote je veľa. Učebňa fyziky niekoľko poznámok: kôň ťahajúci pluh cez pole; otec tlačí vozík s potravinami uličkou obchodu s potravinami; študentka dvíhajúca na plece batoh plný kníh; vzpierač dvíhajúci činku nad hlavu; a olympionik spúšťajúci vrh guľou.

Vo všeobecnosti, aby došlo k práci, musí na predmet pôsobiť sila, ktorá spôsobí jeho pohyb. Takže frustrovaný človek, ktorý sa tlačí na stenu, len aby sa vyčerpal, nerobí žiadnu prácu, pretože stena sa nehýbe. Ale kniha, ktorá spadne zo stola a dopadne na zem, by sa považovala za prácu, aspoň z hľadiska fyziky, pretože sila ( gravitácia ) pôsobí na knihu a spôsobuje jej posunutie smerom nadol.

Čo nefunguje

Zaujímavé je, že čašník nesúci podnos vysoko nad hlavou podopretý jednou rukou, keď kráča rovnomerným tempom po miestnosti, si môže myslieť, že tvrdo pracuje. (Možno sa dokonca potí.) Ale podľa definície to nerobí akýkoľvek práca. Je pravda, že čašník silou tlačí podnos nad hlavu, a tiež pravda, podnos sa pohybuje po miestnosti, keď čašník kráča. Ale sila – čašníkovo zdvihnutie podnosu – nie spôsobiť zásobník presunúť. „Aby došlo k posunu, musí existovať zložka sily v smere posunu,“ poznamenáva The Physics Classroom.

Výpočet práce

Základný výpočet práce je v skutočnosti pomerne jednoduchý:

W = Fd

Tu znamená „W“ prácu, „F“ je sila a „d“ predstavuje posun (alebo vzdialenosť, ktorú objekt prejde). Fyzika pre deti dáva tento príklad problému:

Hráč bejzbalu hádže loptičku silou 10 Newtonov . Lopta preletí 20 metrov. Aká je celková práca?

Aby ste to vyriešili, musíte najprv vedieť, že Newton je definovaný ako sila potrebná na poskytnutie hmotnosti 1 kilogram (2,2 libry) so zrýchlením 1 meter (1,1 yardu) za sekundu. Newton je všeobecne skrátený ako 'N.' Takže použite vzorec:

W = Fd

Takto:

W = 10 N * 20 metrov (kde symbol „*“ predstavuje časy)

Takže:

Práca = 200 joulov

A joule , termín používaný vo fyzike, sa rovná kinetickej energii 1 kilogramu pohybujúceho sa rýchlosťou 1 meter za sekundu.