Forretningsformler: Forklaring av materiale, eksempler på spørsmål og diskusjon

Formelen for arbeid er W = F x S, hvor F er kraften og S er avstanden objektet har gått. Dette arbeidet kan også bestemmes ved hjelp av et objekts energiforskjell.

Ofte hører vi begrepet "innsats" i hverdagen. Generelt vil en person gjøre en innsats for å få det han vil.

Men tilsynelatende blir innsats også forklart i vitenskap mer presist innen fysikk. La oss derfor se nærmere på det som kalles arbeid fra et fysikksynspunkt.

Innsats

Definisjon

"I utgangspunktet er innsats en handling eller handling på et objekt eller system for å endre systemets tilstand."

Temaet virksomhet er noe som er vanlig og vi gjør det ofte i hverdagen.

Når vi for eksempel flytter en bøtte fylt med vann, prøver vi å få bøtta til å bevege seg fra sitt opprinnelige sted.

Forretningsformel

Matematisk er arbeid definert som produktet av kraften som virker på objektet og hvor langt den har beveget seg.

W = F. Δ s

Hvis du har studert integraler, er forskyvningen av avstanden på grunn av kraftvirkningen en graf som endres kontinuerlig. Dermed kan ligningen for forretningsformelen skrives

Informasjon :

W = arbeid (joule)

F = kraft (N)

Δs = forskjell i avstand (m)

Som vi vet er kraft og avstand vektormengder. Innsats er resultatet multiplikasjonsprikk mellom kraft og avstand, så vi må multiplisere vektorkomponentene i samme retning. For mer informasjon, la oss se på bildet nedenfor.

På bildet over trekker personen et tau bundet til en boks med kraft F og danner en vinkel θ. Boksen skifter så langt som s.

Gitt at arbeid er et produkt av prikkene, er kraften som kan multipliseres med avstanden kraften på x-aksen. Derfor kan formelen for arbeid skrives som

W = F cos θ. s

hvor θ er vinkelen mellom tauet og boksens plan.

Generelt er innsatsen vi ofte nevner bare dens absolutte verdi. Imidlertid kan arbeid også være positivt og negativt eller til og med null.

Arbeid vil sies å være negativt hvis objektet eller systemet arbeider mot kraften eller lettere når kraften og dens forskyvning er i motsatt retning.

I mellomtiden, når kraften og forskyvningen er i samme retning, vil arbeidet være positivt. Imidlertid, når objektet ikke gjennomgår en endring i tilstanden, er innsatsen null.

Energi

Før vi diskuterer videre om virksomhet, må vi vite på forhånd om innsatspartner, nemlig energi.

Arbeid og energi er en uatskillelig enhet. Dette er fordi innsats er en form for energi.

"I utgangspunktet er energi evnen til å gjøre arbeid."

Som tilfellet er når vi flytter en bøtte, trenger vi energi slik at bøtta kan flyttes.

Energi er også klassifisert i to typer, nemlig potensiell energi og kinetisk energi.

Potensiell energi

I utgangspunktet er potensiell energi en energi som et objekt har når et objekt ikke beveger seg eller er i ro. Et eksempel er når vi løfter en bøtte med vann opp.

Når bøtta er løftet, vil hendene våre føles tunge for å hindre at bøtta faller. Dette er fordi bøtta har potensiell energi selv om bøtta ikke beveger seg.

Generelt genereres potensiell energi på grunn av påvirkningen fra tyngdekraften. I det forrige tilfellet følte skuffen seg tung når den ble løftet og lå på toppen.

Dette er fordi potensiell energi påvirkes av objektets posisjon. Jo høyere objektet er, desto større er potensiell energi.

I tillegg påvirkes potensiell energi også av masse og dens gravitasjonsakselerasjon. Dermed kan mengden potensiell energi skrives som

Ep = m. g. h

Informasjon :

Ep = potensiell energi (joule)

m = masse (kg)

g = akselerasjon på grunn av tyngdekraften (9,8 m / s2)

h = høyden på objektet (m)

I tillegg, hvis en virksomhet bare påvirkes av potensiell energi. Dermed bestemmes arbeidsmengden av forskjellen mellom potensiell energi etter og før objektet beveger seg.

W = ΔEp

W = m. g. (h2 - h1)

Informasjon :

h2 = høyden på det endelige objektet (m)

h1 = høyden på det opprinnelige objektet (m)

Kinetisk energi

Et annet tilfelle med potensiell energi, det er en energi som eies av et objekt når den beveger seg, som kalles kinetisk energi.

Alle objekter i bevegelse må ha kinetisk energi. Mengden kinetisk energi er proporsjonal med objektets hastighet og masse.

Matematisk kan mengden kinetisk energi skrives som følger:

Ek = 1/2 m.v2

Informasjon :

Ek = kinetisk energi (joule)

m = masse (kg)

v = hastighet (m / s)

Hvis et objekt bare påvirkes av kinetisk energi, kan arbeidet utført av objektet beregnes ut fra forskjellen i kinetisk energi.

W = ΔEk

W = 1 / 2.m (V2 - v1)2

Informasjon :

v2 = endelig hastighet (m / s)

v1 = utgangshastighet (m / s)

Mekanisk energi

Det er en tilstand der et objekt har to typer energi, nemlig potensiell energi og kinetisk energi. Denne tilstanden kalles mekanisk energi.

I utgangspunktet er mekanisk energi en kombinasjon av to typer energi, nemlig kinetisk og potensielt som virker på gjenstander.

Em = Ep + Ek

Informasjon :

Em = mekanisk energi (joule)

I henhold til loven om bevaring av energi kan en energi ikke skapes og ødelegges.

Dette er nært knyttet til mekanisk energi, der hvis energien alle kan konverteres fra potensiell energi til kinetisk energi eller omvendt. Som et resultat vil den totale mekaniske energien alltid være den samme uavhengig av posisjon.

Em1 = ​​Em2

Informasjon :

Em1 = ​​opprinnelig mekanisk energi (joule)

Em2 = endelig mekanisk energi (joule)

Eksempler på arbeids- og energiformler

Følgende er noen eksempler på spørsmål for å forstå saker relatert til arbeids- og energiformelen.

Eksempel 1

En gjenstand med en masse på 10 kg beveger seg på en flat og glatt overflate uten friksjon, hvis objektet skyves med en kraft på 100 N som danner en vinkel på 60 ° til den horisontale retningen. Mengden arbeid hvis objektet forskyver seg 5 m er

Svar

W = F. cos θ. S = 100. cos 60. 5 = 100.0,5.5 = 250 Joule

Eksempel 2

En blokk med en masse på 1800 gram (g = 10 m / s2) trekkes vertikalt i 4 sekunder. Hvis blokken beveger seg 2 m høyt, er den resulterende kraften

Svar

Energi = Kraft. tid

Ep = P. t

m. g. h = P. t

1,8 .10. 2 = P. 4

36 = s.4

P = 36/4 = 9 watt

Eksempel 3

Et barn med en vekt på 40 kg er i 3. etasje i en bygning i en høyde på 15 m fra bakken. Telle potensiell energi barn hvis barnet nå er i 5. etasje og er 25 m fra bakken!

Svar

m = 40 kg

h = 25 m

g = 10 m / s²

Ep = m x g x h

Ep = (40) (10) (25) = 10000 joule

Eksempel 4

En gjenstand med en masse på 10 kg beveger seg ved 20 m / s. Ved å ignorere den eksisterende friksjonskraften på objekter. Spesifiser endringer i kinetisk energi hvis objektets hastighet blir 30 m / s!

Svar
m = 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 timer

Eksempel 5

En gjenstand med en masse på 2 kg faller fritt fra toppen av en bygning med flere etasjer som er 100 m høy. Hvis friksjon med luft er neglisjert og g = 10 m s-2, så er tyngdekraftsarbeidet til en høyde på 20 m fra bakken

Svar
W = mgΔ
W = 2 x 10 x (100 - 20)
W = 1600 joule

Dermed diskusjonen om formelen for krefter og energi, forhåpentligvis kan den være nyttig for deg.