Робота

Робота

Що таке робота?

Ми часто використовуємо слово 'робота' у своєму повсякденному житті. Наприклад, ми б сказали, що отримання хороших оцінок у школі вимагає багато важкої 'роботи'. У фізиці термін 'робота' має конкретне значення.

Робота у фізиці відбувається, коли на об’єкт діє сила, яка рухає його на деяку відстань від початкової точки (також зване переміщенням). Робота обчислюється як сила, помножена на відстань. Для опису роботи використовується таке рівняння:
Робота = Сила * відстань
або
W = Fd
Як виміряти роботу

Стандартною одиницею роботи є джоуль (J). Джоуль такий же, як ньютонометр, де ньютон - сила, а метр - відстань.

Сила та переміщення

Відстань (або зміщення) в роботі - це відстань від початкової до кінцевої точки. Кількість подорожей між ними не має значення. Наприклад, якщо ви піднімаєте тягар з землі, а потім кладете його назад на землю, відстань (або переміщення) дорівнює нулю.

Не обманюйте

Вимірювальна робота іноді може бути складною. Для того, щоб рівняння W = Fd працювало, сила, яка використовується в рівнянні, повинна бути силою, яка використовується для спричинення переміщення або відстані. Крім того, пам’ятайте, що для того, щоб відбулася робота, об’єкт повинен переміщуватися силою. В іншому випадку відстань, або 'd', у формулі дорівнює 0, а робота буде дорівнювати 0.

Ось кілька прикладів:

• Якщо хтось штовхається на стіну з усіх сил, але стіна не рухається, ніякої роботи не відбулося. Це тому, що відстань дорівнює нулю.
• Якщо хтось використовує силу, щоб утримати камінь над головою, рухаючись на схід через поле, ніякої роботи не відбулося. Це пояснюється тим, що сила не в тому напрямку (сила вгору), як відстань, яку переміщає гірська порода (на схід).
• Якщо ви робите повний віджимання, піднімаючи себе вгору, а потім назад, загальна робота дорівнює нулю. Це пов’язано з тим, що загальна відстань від початкової точки до кінцевої дорівнює нулю.
• Якщо ви опустите олівець, значить, робота сталася. Це пояснюється тим, що зміщення олівця від вашої руки до землі більше нуля і знаходиться в тому ж напрямку, що і сила, що діє на олівець, тобто гравітація.

Приклад проблеми:

Бейсболіст кидає м’яч із силою 10 Н. М’яч рухається на 20 метрів. Яка загальна робота?

W = F * відстань
Ш = 10 Н * 20 метрів
Ш = 200 джоулів

Більш складні проблеми

Коли кут між зусиллям і зміщенням не дорівнює 0 градусам або 90 градусів, застосовується більш складна формула для роботи. Ця формула включає кут тета (& Theta;), який є кутом між силою та переміщенням.

W = F * d * cos & Theta;
У тому випадку, коли сила та зміщення знаходяться в абсолютно одному напрямку theta = 0, а cos & Theta; = 1. У випадку, коли сила не впливає на зміщення і тета = 90 градусів, тоді cos & Theta; = 0 і, отже, робота = 0.

Цікаві факти про роботу

• Робота - це скалярна величина, а не векторна величина. Це означає, що на відміну від сили та швидкості, воно не має напрямку, має лише величину.
• Ще одна одиниця роботи - фунт-фунт. Один фут-фунт дорівнює 1,35581795 джоулів.
• Джоуль також використовується як стандартна одиниця виміру енергії.
• Негативна робота - це коли сила, що діє на предмет, перешкоджає переміщенню об’єкта.