Trabalho em física é um valor que se encontra multiplicando o módulo da força que move o corpo pela distância que ele se moveu. No artigo, consideraremos em detalhes as situações em que o corpo se move e permanece imóvel. Vamos aprender a fórmula do trabalho e suas unidades de medida.
Forças que atuam em um corpo
Vamos imaginar que temos um fio no qual um corpo está suspenso. Do lado do fio, a força elástica do fio atua sobre ele, vamos denotar F. O corpo está imóvel, digamos que prendemos o fio a um tripé. É necessário fazer algo para manter esse estado indefinidamente? Não. Embora haja uma força agindo sobre o corpo, ele não se move.
Trabalho em física - o que é isso? Antes de responder a esta pergunta, considere a situação. Suponha que um corpo esteja se movendo, mas nenhuma força esteja agindo sobre ele. Por exemplo, se for uma bola no espaço distante, longe de todas as estrelas e galáxias. Então a força de sua atração será desprezível. Desenhe um diagrama.
O corpo se moveu uma certa distância s, mas não há força (F=0). Isso é necessáriotomar alguma ação para manter o corpo em movimento? Não. Este estado pode ser mantido indefinidamente. Este é um movimento retilíneo uniforme na ausência de forças agindo sobre o corpo.
Força produzindo trabalho mecânico
E agora a situação é fundamentalmente diferente. Vamos levantar a mesma bola. Uma força atua sobre ele, é aplicada ao corpo do lado da corda. Denotamos a quantidade de movimento da bola pela letra s, e a força - F. A própria bola subirá? Não, algo tem que levantá-lo. Por exemplo, um motor elétrico deve funcionar em algum lugar. Mas, para que funcione, a água deve cair da barragem, o que leva à rotação da turbina à qual o gerador está conectado. Através da linha de energia, a energia deve ser transmitida ao motor, que deve trabalhar e levantar a carga. Ou seja, o movimento não pode ser realizado por si mesmo.
Os físicos dizem que nos dois primeiros casos a força não realiza trabalho mecânico. No terceiro caso, o trabalho é feito. O que é produzido? Força F. Em física, o trabalho é uma quantidade. E se assim for, então ele pode mudar para cima e para baixo. É fácil adivinhar que, se a força for aumentada e o corpo for movido na mesma distância, o trabalho dessa força será maior. Como a força pode ser aumentada? Por exemplo, pegar uma bola é duas vezes mais difícil. Então o trabalho vai dobrar. Portanto, o trabalho realizado por uma força é proporcional à magnitude da força. Esta é a lei.
Fórmula do trabalho mecânico
Vamos imaginar que precisamos levantar a mesma bola não em 50 cm, mas em 100 cm.faça o trabalho de levantá-lo primeiro até a primeira metade da distância e depois até a segunda. Cada vez o mesmo trabalho será feito, mas o trabalho total será o dobro. Isso significa que o trabalho é diretamente proporcional à distância percorrida pelo corpo. Portanto, os físicos concordaram em denotar o valor de Fs pela letra A e chamá-lo de trabalho de força. A expressão Fs será diretamente proporcional à força e deslocamento do corpo.
A=Fs é a fórmula para trabalhar em física. A é o valor desejado da força aplicada ao corpo e s é o caminho percorrido pelo corpo. No entanto, existem situações em que uma força é aplicada ao corpo, mas ele não se move. Em nosso terceiro caso, o corpo se move na mesma direção em que a força é aplicada. Portanto, seria mais correto dizer que s é o deslocamento do corpo na direção da força. Vamos formular uma definição: trabalho em física é um valor igual ao produto do módulo de força pelo deslocamento do corpo na direção da força.
Unidades de medida
Vejamos a fórmula definidora A=Fs. [A]=Nm=J. N é newtons, J é joules. Como entender o que é 1 joule? Vamos desenhar um diagrama mostrando uma força realizando trabalho de um joule.
A figura mostra a posição inicial e final do corpo. Nós o movemos para uma distância de 1 m. Ao se mover, uma força de um newton foi aplicada ao corpo. A \u003d 1 N1 m \u003d 1 J. Ou seja, um joule é o trabalho realizado por uma força de um newton quando um corpo se move a uma distância de 1 m na direção da força.
Um joule é uma pequena quantidade de trabalho. Criar1 kg de peso por 10 cm, você precisa fazer o trabalho em 1 joule. Para elevá-lo a uma altura de um metro, você precisa fazer um trabalho de 10 joules. Se falarmos do trabalho dos guindastes, eles levantam toneladas por dezenas de metros. Portanto, outras unidades de medida de trabalho também são usadas: quilojoules, megajoules, etc. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10 ^ 6 J. O ponteiro do relógio de parede é acionado pelo motor. Ele funciona muito menos do que um joule. É medido em milijoules. 1 mJ=0,001 J. Também existem microjoules. 1 μJ=110^-6 J.
