Աշխատանքը ֆիզիկայում այն արժեքն է, որը հայտնաբերվում է մարմինը շարժող ուժի մոդուլը բազմապատկելով նրա անցած հեռավորությամբ: Հոդվածում մանրամասն կքննարկենք այն իրավիճակները, երբ մարմինը շարժվում է և մնում անշարժ։ Սովորենք աշխատանքի բանաձևը և դրա չափման միավորները։
Մարմնի վրա գործող ուժեր
Պատկերացնենք, որ ունենք թել, որի վրա մարմին է կախված։ Թելի կողքից նրա վրա գործում է թելի առաձգական ուժը, նշանակենք F, մարմինն անշարժ է, ասենք թելը ամրացրել ենք եռոտանի։ Պե՞տք է ինչ-որ բան անել այս վիճակը անժամկետ պահելու համար։ Ոչ Թեև մարմնի վրա ուժ է գործում, այն չի շարժվում։
Աշխատանք ֆիզիկայում. ի՞նչ է դա: Նախքան այս հարցին պատասխանելը, հաշվի առեք իրավիճակը։ Ենթադրենք, մարմինը շարժվում է, բայց դրա վրա ուժեր չեն գործում: Օրինակ, եթե դա գնդակ է հեռավոր տիեզերքում, հեռու բոլոր աստղերից և գալակտիկաներից: Այդ դեպքում նրանց ձգողականության ուժն աննշան կլինի։ Գծեք դիագրամ։
Մարմինն անցել է որոշակի հեռավորություն s, բայց ուժ չկա (F=0): Արդյո՞ք դա անհրաժեշտ էինչ-որ գործողություններ ձեռնարկե՞լ մարմինը շարժելու համար: Ոչ Այս վիճակը կարող է պահպանվել անորոշ ժամանակով։ Սա միատեսակ ուղղագիծ շարժում է մարմնի վրա ազդող ուժերի բացակայության դեպքում:
Ուժ արտադրող մեխանիկական աշխատանք
Իսկ հիմա իրավիճակը սկզբունքորեն այլ է. Մենք կբարձրացնենք նույն գնդակը: Դրա վրա ուժ է գործում, այն մարմնի վրա կիրառվում է պարանի կողմից։ Գնդակի շարժման չափը նշում ենք s տառով, իսկ ուժը՝ F: Գնդակն ինքնին կբարձրանա՞: Ոչ, ինչ-որ բան պետք է բարձրացնի այն: Օրինակ, էլեկտրական շարժիչը պետք է աշխատի ինչ-որ տեղ: Բայց որպեսզի այն աշխատի, ջուրը պետք է թափվի ամբարտակից, ինչը հանգեցնում է տուրբինի պտույտի, որին միացված է գեներատորը։ Էլեկտրահաղորդման գծի միջոցով էներգիան պետք է փոխանցվի շարժիչին, և այն պետք է աշխատի և բարձրացնի բեռը։ Այսինքն՝ շարժումն ինքնին չի կարող իրականացվել։
Ֆիզիկոսներն ասում են, որ առաջին երկու դեպքերում ուժը մեխանիկական աշխատանք չի կատարում։ Երրորդ դեպքում աշխատանքը կատարված է։ Ինչից է այն արտադրվում: Ուժ F. Ֆիզիկայի մեջ աշխատանքը մեծություն է: Իսկ եթե այո, ապա այն կարող է վեր ու վար փոխվել: Հեշտ է կռահել, որ եթե ուժը մեծանա, և մարմինը տեղափոխվի նույն հեռավորությամբ, ապա այդ ուժի աշխատանքը ավելի մեծ կլինի։ Ինչպե՞ս կարելի է ուժեղացնել ուժը: Օրինակ, գնդակ վերցնելը երկու անգամ ավելի դժվար է: Հետո աշխատանքը կկրկնապատկվի։ Հետևաբար, ուժի կատարած աշխատանքը համաչափ է ուժի մեծությանը: Սա օրենք է։
Մեխանիկական աշխատանքի բանաձև
Պատկերացնենք, որ նույն գնդակը պետք է բարձրացնենք ոչ թե 50 սմ, այլ 100 սմ։կատարեք աշխատանքը, որպեսզի այն նախ բարձրացնեք հեռավորության առաջին կեսին, այնուհետև երկրորդին: Ամեն անգամ նույն աշխատանքը կկատարվի, բայց ընդհանուր աշխատանքը կրկնակի ավել կլինի։ Սա նշանակում է, որ աշխատանքը ուղիղ համեմատական է մարմնի անցած տարածությանը: Ուստի ֆիզիկոսները համաձայնեցին Fs-ի արժեքը նշել A տառով և այն անվանել ուժի աշխատանք։ Fs արտահայտությունն ուղիղ համեմատական կլինի մարմնի ուժին և տեղաշարժին:
A=Fs-ը ֆիզիկայում աշխատելու բանաձևն է: A-ն մարմնի վրա կիրառվող ուժի ցանկալի արժեքն է, իսկ s-ը մարմնի անցած ճանապարհն է: Այնուամենայնիվ, կան իրավիճակներ, երբ մարմնի վրա ուժ է գործադրվում, բայց այն չի շարժվում: Մեր երրորդ դեպքում մարմինը շարժվում է ուժի կիրառման նույն ուղղությամբ։ Ուստի ավելի ճիշտ կլինի ասել, որ s-ն մարմնի տեղաշարժն է ուժի ուղղությամբ։ Ձևակերպենք սահմանում՝ աշխատանքը ֆիզիկայում ուժի մոդուլի արտադրյալին և ուժի ուղղությամբ մարմնի տեղաշարժին հավասար արժեք է։
Չափման միավորներ
Եկեք նայենք A=Fs որոշիչ բանաձևին: [A]=Nm=J. N-ը նյուտոն է, J-ը՝ ջոուլ։ Ինչպե՞ս հասկանալ, թե ինչ է 1 ջոուլը: Եկեք գծենք գծապատկեր, որը ցույց է տալիս մեկ ջոուլի աշխատանք կատարող ուժը:
Նկարը ցույց է տալիս մարմնի սկզբնական և վերջնական դիրքը: Այն տեղափոխեցինք 1 մ հեռավորության վրա, շարժվելիս մարմնի վրա մեկ նյուտոնի ուժ էր կիրառվել։ A \u003d 1 N1 m \u003d 1 J. Այսինքն, մեկ ջոուլը մեկ նյուտոնի ուժի աշխատանքն է, երբ մարմինը շարժվում է 1 մ հեռավորության վրա ուժի ուղղությամբ:
Մեկ ջոուլը աշխատանքի փոքր ծավալ է: Բարձրացնել1 կգ քաշը 10 սմ-ին, պետք է աշխատանքը կատարել 1 ջոուլում։ Այն մետր բարձրության վրա բարձրացնելու համար անհրաժեշտ է կատարել 10 ջոուլ աշխատանք: Եթե խոսենք կռունկների աշխատանքի մասին, ապա նրանք տասնյակ մետրերով բարձրացնում են տոննաները։ Ուստի օգտագործվում են նաև աշխատանքի չափման այլ միավորներ՝ կիլոգրամներ, մեգաջոուլներ և այլն, 1 կՋ=1000 Ջ, 1 ՄՋ=10 ^ 6 Ջ։ Պատի ժամացույցի սլաքը շարժման մեջ է դրվում շարժիչի միջոցով։ Այն աշխատում է շատ ավելի քիչ, քան մեկ ջոուլ: Այն չափվում է միլիջոուլներով։ 1 mJ=0.001 J. Կան նաև միկրոջոուլներ: 1 մՋ=110^-6 Ջ.
