- Kaj je mehansko delo?
- Značilnosti mehanskega dela
- Formula mehanskega dela
- Vrste mehanskega dela
- Primeri mehanskega dela
Razložimo, kaj je mehansko delo v fiziki, njegove značilnosti in formulo za izračun. Tudi, katere vrste obstajajo in primeri.
Kaj je mehansko delo?
notri fizično, natančneje v podružnica od mehanika, je mišljeno z mehanskim delom (ali preprosto delal) na dejanje a moč na telesu v mirovanju premikanje, da bi proizvedli a premik v telesu sorazmerno z Energija vložen v silo, ki ga premika. Z drugimi besedami, mehansko delo je količina energije, ki jo na telo prenese sila, ki nanj deluje.
Mehansko delo je velikost skalarja, ki se običajno meri v Mednarodni sistem (SI) prek joulov ali joulov (J) in je predstavljen s črko W (iz angl delo, "Delal"). Poleg tega pogosto govorimo o pozitivnem ali negativnem delu glede na to, ali sila prenaša energijo na predmet (pozitivno delo) ali jo odvzema (negativno delo). Tako na primer tisti, ki vrže žogo, opravi pozitivno delo, kdor jo ujame pa negativno.
Značilnosti mehanskega dela
Za mehansko delo je značilno:
- To je skalarna velikost, ki se meri v joulih (to je kilogramov na kvadratni meter, deljeno s sekundo na kvadrat) in je predstavljena s črko W.
- Neposredno je odvisno od sile, ki jo povzroča, tako da za mehansko delo na telo mora nanj delovati mehanska sila po določeni poti.
- V sedanjem jeziku se izraz "delo" uporablja za opredelitev tiste mehanske dejavnosti, katere delovanje porabi določeno količino energije.
- Prenos toplota (kalorično energijo) ne šteje za obliko dela, čeprav je sestavljen iz prenosa energije.
Formula mehanskega dela
Najenostavnejša formula za izračun dela telesa, ki ga premika sila, je običajno naslednja:
Š = Š x D
kjer je W opravljeno delo, F sila, ki deluje na telo, in D razdalja premika, ki jo utrpi telo.
Vendar se sila in razdalja običajno obravnavata kot vektorski velikosti, ki zahtevata določeno orientacijo v prostoru. Tako je zgornjo formulo mogoče preoblikovati tako, da vključuje takšno usmeritev, kot sledi:
W = F x d x cos𝛂
kjer kosinus alfa (cos𝛂) določa kot med smerjo, v kateri deluje sila, in smerjo, v kateri se zaradi tega premika predmet.
Vrste mehanskega dela
Mehansko delo je lahko treh vrst, odvisno od tega, ali dodaja, odvzema ali vzdržuje raven energije v gibajočem se telesu. Tako lahko govorimo o:
- Pozitivno delo (W > 0). Pojavi se, ko sila prispeva energijo zadevnemu predmetu, kar povzroči premik v isto smer, v katero je bila sila uporabljena. Primer tega bi bil igralec golfa, ki udari žogico s palico in jo prisili, da poleti nekaj metrov, ali igralec baseballa, ki udari žogico v gibanju in spremeni njeno pot.
- Brez dela (W = 0). Pojavi se, ko uporabljena sila ne povzroči nobenega premika v predmetu, čeprav pri tem porablja energijo. Primer tega bi bila oseba, ki potisne zelo težek kos pohištva, ne da bi se ta premaknil niti za centimeter.
- Negativno delo (W < 0).Pojavi se, ko uporabljena sila zadevnemu predmetu odšteje energijo in se upre gibanju, ki ga je predmet že povzročil, ali zmanjša njegov premik. Primer tega bi bil igralec bejzbola, ki ujame žogo, ki jo je vrgel drug, in mu prepreči, da bi nadaljeval svojo pot; ali oseba, ki stoji pred predmetom, ki pada s hriba in ga, čeprav ga ne more popolnoma ustaviti, uspe upočasniti njegov padec.
Primeri mehanskega dela
Nekaj primerov mehanskega dela je:
- Na nogometni tekmi sodnik izvede enajstmetrovko in Lionel Messi žogo brcne proti golu s silo 500 N, zaradi česar se premakne približno 15 metrov, ne da bi se dotaknila tal. Koliko dela ste vložili v dosego tega zadetka?
Odgovor: če uporabimo formulo W = F x d, dobimo, da je Messi opravil delo 500N x 15m, to je delo, ki ustreza 7500 J.
- Vlak se s polno hitrostjo pelje proti jugu proti avtomobilu, ki je obstal na tirih. Superjunak, ki se zaveda nevarnosti, se odloči stopiti pred lokomotivo in ustaviti njeno napredovanje. Glede na to, da vlak s seboj prinaša silo 20.000 N, da je superjunak neranljiv in da je lokomotiva 700 metrov od ukleščenega vagona, koliko dela mora superjunak narediti, da jo ustavi?
Odgovor: Ker zaviranje lokomotive zahteva vsaj 20.000 N v nasprotni smeri, superjunak pa želi med lokomotivo in ukleščenim vagonom pustiti vsaj 2 metra prostora, vemo, da mora uporabiti delo enako 20.000 N x 698 m, to je negativno delo 13.960.000 J.