La formula per il lavoro è W = F x S, dove F è la forza e S è la distanza percorsa dall'oggetto. Questo lavoro può anche essere determinato utilizzando la differenza di energia di un oggetto.
Spesso sentiamo il termine "sforzo" nella vita di tutti i giorni. In generale, una persona farà uno sforzo per ottenere ciò che vuole.
Tuttavia, risulta che gli sforzi sono spiegati anche nella scienza in modo più preciso nel campo della fisica. Pertanto, diamo uno sguardo più da vicino a ciò che viene chiamato lavoro dal punto di vista della fisica.
Sforzo
Definizione
"Fondamentalmente, lo sforzo è un'azione o un'azione su un oggetto o sistema per cambiare lo stato del sistema."
Il tema del business è qualcosa di comune e spesso lo facciamo nella vita di tutti i giorni.
Ad esempio, quando si sposta un secchio pieno d'acqua, ci sforziamo di spostare il secchio dalla sua posizione originale.
Formula aziendale
Matematicamente, il lavoro è definito come il prodotto della forza che agisce sull'oggetto e di quanto si è spostato.
W = F. Δ s
Se hai studiato gli integrali, lo spostamento della distanza dovuto alla forza che agisce è un grafico che cambia continuamente. Pertanto, è possibile scrivere l'equazione per la formula aziendale
Informazione :
W = lavoro (joule)
F = forza (N)
Δs = differenza di distanza (m)
Come sappiamo, forza e distanza sono quantità vettoriali. Il lavoro è il prodotto del punto tra forza e distanza, quindi dobbiamo moltiplicare le stesse componenti vettoriali. Per maggiori dettagli, guardiamo l'immagine qui sotto.
Nella foto sopra, la persona sta tirando una corda legata a una scatola con la forza F e formando un angolo θ. La scatola viene quindi spostata s.
Dato che il lavoro è il prodotto dei punti, la forza che può essere moltiplicata per la distanza è la forza sull'asse x. Pertanto, la formula per il lavoro può essere scritta come
W = F cos θ. S
dove θ è l'angolo tra la fune e il piano della scatola.
In generale, lo sforzo che spesso citiamo è solo il suo valore assoluto. Tuttavia, il lavoro può anche essere positivo e negativo o addirittura zero.
Si dirà che il lavoro è negativo se l'oggetto o il sistema funziona contro la forza o più facilmente quando la forza e il suo spostamento sono in direzioni opposte.
Nel frattempo, quando la forza e lo spostamento sono nella stessa direzione, il lavoro sarà positivo. Tuttavia, quando l'oggetto non subisce un cambiamento di stato, il suo lavoro è zero.
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Prima di discutere ulteriormente di affari, dobbiamo prima conoscere il partner di sforzo, vale a dire l'energia.
Lavoro ed energia sono un'unità inscindibile. Questo perché lo sforzo è una forma di energia.
"Fondamentalmente, l'energia è la capacità di lavorare".
Come nel caso in cui spostiamo un secchio, abbiamo bisogno di energia in modo che il secchio possa essere spostato.
L'energia è anche classificata in due tipi, vale a dire l'energia potenziale e l'energia cinetica.
Energia potenziale
Fondamentalmente, l'energia potenziale è un'energia posseduta da un oggetto quando un oggetto non è in movimento o è fermo. Un esempio è quando solleviamo un secchio d'acqua.
Quando il secchio è stato sollevato, per evitare che cada, le nostre mani si sentiranno pesanti. Questo perché il secchio ha energia potenziale anche se il secchio non si muove.
In generale, l'energia potenziale risulta dall'influenza della forza di gravità. Nel caso precedente, il secchio sembrava pesante quando veniva sollevato ed era già in cima.
Questo perché l'energia potenziale è influenzata dalla posizione dell'oggetto. Più alto è l'oggetto, maggiore è la sua energia potenziale.
Inoltre, l'energia potenziale è anche influenzata dalla massa e dall'accelerazione gravitazionale. Pertanto, la quantità di energia potenziale può essere scritta come
Ep = m. g. h
Informazione :
Ep = energia potenziale (joule)
m = massa (kg)
g = accelerazione dovuta alla gravità (9,8 m / s2)
h = altezza dell'oggetto (m)
Inoltre, se un'azienda è interessata solo dall'energia potenziale. Quindi, la quantità di lavoro è determinata dalla differenza tra l'energia potenziale dopo e prima che l'oggetto si muova.
W = ΔEp
W = m. g. (h2 - h1)
Informazione :
h2 = altezza dell'oggetto finale (m)
h1 = altezza dell'oggetto iniziale (m)
Energia cinetica
Un altro caso con energia potenziale, c'è un'energia posseduta da un oggetto quando si muove che si chiama energia cinetica.
Tutti gli oggetti in movimento devono avere energia cinetica. La quantità di energia cinetica è proporzionale alla velocità e alla massa dell'oggetto.
Matematicamente, la quantità di energia cinetica può essere scritta come segue:
Ek = 1/2 mv 2
Informazione :
Ek = energia cinetica (joule)
m = massa (kg)
v = velocità (m / s)
Se un oggetto è influenzato solo dall'energia cinetica, il lavoro svolto dall'oggetto può essere calcolato dalla differenza di energia cinetica.
W = ΔEk
W = 1 / 2.m. (V2 - v1) 2
Informazione :
v2 = velocità finale (m / s)
v1 = velocità iniziale (m / s)
Energia meccanica
C'è uno stato in cui un oggetto ha due tipi di energia, vale a dire l'energia potenziale e l'energia cinetica. Questo stato è chiamato energia meccanica.
Leggi anche: Immagine delle reti cubiche, completa + esempiFondamentalmente, l'energia meccanica è una combinazione di due tipi di energia, ovvero cinetica e potenziale che agiscono sugli oggetti.
Em = Ep + Ek
Informazione :
Em = energia meccanica (joule)
Secondo la legge di conservazione dell'energia, un'energia non può essere creata e distrutta.
Questo è strettamente correlato all'energia meccanica dove se l'energia può essere tutta convertita da energia potenziale a energia cinetica o viceversa. Di conseguenza, l'energia meccanica totale sarà sempre la stessa indipendentemente dalla posizione.
Em1 = Em2
Informazione :
Em1 = energia meccanica iniziale (joule)
Em2 = energia meccanica finale (joule)
Esempi di formule di lavoro ed energia
Di seguito sono riportati alcuni esempi di domande per comprendere casi relativi alla formula lavoro ed energia.
Esempio 1
Un oggetto con massa di 10 kg si muove su una superficie piana e scivolosa senza alcun attrito, se l'oggetto viene spinto con una forza di 100 N che forma un angolo di 60 ° rispetto alla direzione orizzontale. La quantità di lavoro se lo spostamento dell'oggetto è di 5 m è
Risposta
W = F. cos θ. S = 100. cos 60. 5 = 100.0,5.5 = 250 Joule
Esempio 2
Un blocco con una massa di 1.800 grammi (g = 10 m / s2) viene tirato verticalmente per 4 secondi. Se il blocco si sposta di 2 m di altezza, la potenza risultante è
Risposta
Energia = Potenza. tempo
Ep = P. t
mg h = P. t
1,8 .10. 2 = P. 4
36 = P. 4
P = 36/4 = 9 Watt
Esempio 3
Un bambino la cui massa è di 40 kg si trova al 3 ° piano di un edificio ad un'altezza di 15 m dal suolo. Calcola l'energia potenziale del bambino se il bambino si trova ora al 5 ° piano e dista 25 m da terra!
Risposta
m = 40 kg
h = 25 m
g = 10 m / s²
Ep = mxgxh
Ep = (40) (10) (25) = 10000 joule
Esempio 4
Un oggetto con una massa di 10 kg si muove a 20 m / s. Ignorando la forza di attrito esistente sugli oggetti. Qual è il cambiamento nell'energia cinetica se la velocità dell'oggetto diventa 30 m / s!
Rispostam = 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
Esempio 5
Un oggetto con una massa di 2 kg è caduto liberamente dall'alto di un edificio a più piani alto 100 m. Se l'attrito con l'aria viene trascurato eg = 10 ms-2, il lavoro svolto per gravità fino a un'altezza di 20 m dal suolo è
RispostaW = mgΔ
L = 2 x 10 x (100 - 20)
W = 1600 joule
Così la discussione sulla formula dello sforzo e dell'energia, si spera possa esserti utile.