Tothom entén que la feina és una mena d'activitat social d'una persona que necessita per garantir la seva existència. Tanmateix, en física també hi ha un concepte similar que té un significat completament diferent. Què és el treball en física, aquest article respondrà.
Treballar com a quantitat física
En respondre a la pregunta de què és el treball en física, cal aclarir que aquesta és l'energia que es gasta en realitzar qualsevol acció. Per exemple, una persona transfereix una càrrega d'un lloc a un altre, mentre treballa contra les forces de fricció. Si aquesta persona comença a aixecar la càrrega, el seu treball estarà dirigit a superar la força gravitatòria del planeta. Un altre exemple: el gas sota el pistó, com a conseqüència de l'escalfament, comença a augmentar el seu volum, en aquest cas es diu que fa una mica de feina.
En tots els casos anteriors, hi ha una característica comuna: el treball difereix de zero només quan hi ha algun tipus de moviment mecànic dels objectes o les seves parts(moviment del treballador amb càrrega, expansió de gas).
Per tant, el treball és el procés de transferència d'energia d'un estat a un altre per a un cos determinat, com a resultat del qual aquest cos canvia de posició a l'espai.
Fórmula de treball
Ara mostrem com calcular quantitativament el valor en estudi. La transferència d'energia entre diferents estats només és possible si hi ha alguna força. Aquest pot ser l'esforç físic de les mans i els peus humans, la força de les màquines, la pressió creada, que es converteix fàcilment en força, en cas de combustió de combustible en un cilindre, la força d'inducció electromagnètica d'un motor elèctric i així successivament.
La fórmula següent respondrà a la pregunta de com trobar feina a la física:
A=(F¯l¯)
El treball A és una magnitud escalar, mentre que la força F¯ i el desplaçament l¯ són magnituds vectorials. És per això que la fórmula per calcular A utilitza parèntesis per mostrar que estem parlant del producte escalar dels vectors. En forma escalar, l'expressió anterior es pot reescriure de la següent manera:
A=Flcos(φ)
Aquí φ és l'angle entre els vectors de força F¯ i el desplaçament l¯.
Com que el desplaçament es mesura en metres i la força en Newtons, la unitat de treball és Newton per metre (Nm). La unitat SI té el seu propi nom, el joule (J). Resulta que el treball d'1 J correspon a una força d'1 N que, actuant en la direcció del desplaçament, va moure el cos1 metre.
Treball de gas
Vam analitzar la qüestió de què és el treball mecànic a la física i vam donar una fórmula mitjançant la qual es pot calcular. En el cas dels gasos en expansió, però, s'utilitza una expressió diferent.
Suposem que tenim un sistema de gas que omple el volum V1 i està sota pressió P. Deixeu que el seu volum canviï com a conseqüència d'alguna influència externa o interna en el sistema i es va convertir en V2. Aleshores, el treball del gas A es pot determinar amb la fórmula següent:
A=∫V(P(V)dV)
Si traceu la funció P(V) als eixos P-V, l'àrea sota la corba serà numèricament igual a A.
En el cas d'un procés isobàric (P=const) per a un gas ideal, la resposta a la pregunta de com trobar treball en física serà la següent expressió senzilla:
A=P(V2-V1)
Si com a resultat d'un procés termodinàmic el volum de gas no canvia, llavors el seu treball serà igual a zero. Si V2>V1, el gas funciona positivament si V1>V 2, després negatiu.
Treball de moment de força
El moment de la força és una magnitud física, que s'expressa amb la fórmula següent:
M=[F¯r¯]
És a dir, M és igual al producte vectorial de la força F i el vector de radi r sobre l'eix de rotació. El moment de força s'expressa en Nm.
Quin és el treball d'un moment de força en física? A aquesta preguntala fórmula següent respondrà:
A=Mθ
Aquesta igu altat vol dir que si el moment M, actuant sobre el sistema, fa que aquest giri al voltant de l'eix en un angle θ, aleshores funciona A. L'angle θ aquí s'ha d'expressar en radians per obtenir el treball. en joules.
El càlcul del treball del moment de força té un paper important en tots els sistemes mecànics on hi ha rotació, com ara rodes, engranatges, eixos, etc.
Treball de gravetat
Un cop descobert què és el treball en física, calculem aquest valor per a les forces de gravetat. Suposem que un cos de massa m cau des d'una alçada h. Com que la gravetat F actua verticalment cap avall, fa un treball positiu. Es determina per la fórmula següent:
A=mgh, on F=mg
Molts en la fórmula obtinguda per al valor de A poden veure l'expressió de l'energia potencial d'un cos en el camp de les forces gravitatòries. Durant la caiguda del cos, la gravetat fa el treball de transferir l'energia potencial del cos a l'energia cinètica del seu moviment.
