İş Formülleri: Materyal Açıklaması, Örnek Sorular ve Tartışma

İşin formülü W = F x S'dir, burada F kuvvettir ve S nesnenin kat ettiği mesafedir. Bu çalışma aynı zamanda bir nesnenin enerji farkı kullanılarak da belirlenebilir.

Günlük yaşamda sık sık "çaba" terimini duyarız. Genel olarak, kişi istediğini elde etmek için çaba gösterecektir.

Ancak çabaların bilimde de fizik alanında daha kesin anlatıldığı ortaya çıktı. Bu nedenle iş denen şeye fizik açısından daha yakından bakalım.

Çaba

Tanım

"Temel olarak çaba, sistemin durumunu değiştirmek için bir nesne veya sistem üzerinde yapılan bir eylem veya eylemdir."

İş konusu, sıradan bir konudur ve bunu genellikle günlük yaşamda yaparız.

Örneğin suyla dolu bir kovayı hareket ettirirken, kovayı orijinal yerinden hareket ettirmek için çaba sarf ederiz.

İşletme formülü

Matematiksel olarak iş, nesneye etki eden kuvvetin ve nesnenin ne kadar ileri gittiğinin ürünü olarak tanımlanır.

W = F. Δ s

İntegraller hakkında çalışmışsanız, etkiyen kuvvet nedeniyle mesafenin yer değiştirmesi sürekli değişen bir grafiktir. Böylece işletme formülü denklemi yazılabilir

Bilgi:

W = iş (joule)

F = kuvvet (N)

Δs = uzaklık farkı (m)

Bildiğimiz gibi kuvvet ve uzaklık vektörel niceliklerdir. İş, kuvvet ve mesafe arasındaki noktanın çarpımıdır, bu nedenle aynı vektör bileşenlerini çarpmamız gerekir. Daha fazla ayrıntı için aşağıdaki resme bakalım.

Yukarıdaki resimde kişi F kuvvetiyle bir kutuya bağlı bir ipi çekiyor ve θ açısı oluşturuyor. Kutu daha sonra s taşınır.

İşin noktaların çarpımı olduğu düşünülürse, mesafe ile çarpılabilen kuvvet x ekseni üzerindeki kuvvettir. Bu nedenle işin formülü şu şekilde yazılabilir:

W = F cos θ. s

θ, halat ile kutunun düzlemi arasındaki açıdır.

Genel olarak, sık sık bahsettiğimiz çaba sadece mutlak değeridir. Bununla birlikte, iş pozitif ve negatif veya hatta sıfır olabilir.

Nesne veya sistem kuvvete karşı çalışırsa veya kuvvet ve yer değiştirmesi zıt yönlerde olduğunda daha kolay çalışıyorsa çalışmanın negatif olduğu söylenecektir.

Bu arada, kuvvet ve yer değiştirme aynı yönde olduğunda, iş pozitif olacaktır. Bununla birlikte, nesne durumunda bir değişiklik olmadığında, işi sıfırdır.

Ayrıca şunu okuyun: 1945 Anayasasının Sistematiği (Tamamlandı) Değişiklikler Öncesi ve Sonrası

Enerji

İş hakkında daha fazla tartışmadan önce, öncelikle çabanın ortağı olan enerjiyi bilmemiz gerekir.

Çaba ve enerji ayrılmaz bir birliktir. Bunun nedeni, çabanın bir enerji biçimi olmasıdır.

"Temelde enerji, iş yapabilme yeteneğidir."

Bir kovayı hareket ettirdiğimizde olduğu gibi, kepçenin hareket ettirilebilmesi için enerjiye ihtiyacımız var.

Enerji ayrıca potansiyel enerji ve kinetik enerji olmak üzere iki türe ayrılır.

Potansiyel enerji

Temel olarak, potansiyel enerji, bir nesne hareket etmediğinde veya dururken bir nesnenin sahip olduğu enerjidir. Bir örnek, bir kova suyu kaldırdığımız zamandır.

Kova kaldırıldığında, kovanın düşmesini önlemek için ellerimiz ağırlık hissedecektir. Bunun nedeni, kova hareket etmese bile kovanın potansiyel enerjiye sahip olmasıdır.

Genel olarak, potansiyel enerji, yerçekimi kuvvetinin etkisinden kaynaklanır. Önceki durumda, kova kaldırıldığında ağır geliyordu ve zaten tepedeydi.

Bunun nedeni, potansiyel enerjinin nesnenin konumundan etkilenmesidir. Nesne ne kadar yüksekse, potansiyel enerjisi o kadar büyüktür.

Ek olarak, potansiyel enerji ayrıca kütle ve yerçekimi ivmesinden de etkilenir. Böylece potansiyel enerji miktarı şu şekilde yazılabilir:

Ep = m. g. h

Bilgi:

Ep = potansiyel enerji (joule)

m = kütle (kg)

g = yerçekimi nedeniyle ivme (9,8 m / s2)

h = nesnenin yüksekliği (m)

Ayrıca, bir işletme yalnızca potansiyel enerjiden etkileniyorsa. Dolayısıyla, iş miktarı, nesne hareket etmeden önceki ve sonraki potansiyel enerji arasındaki fark tarafından belirlenir.

W = ΔEp

W = m. g. (h2 - h1)

Bilgi:

h2 = son nesnenin yüksekliği (m)

h1 = ilk nesnenin yüksekliği (m)

Kinetik enerji

Potansiyel enerjili diğer bir durum, hareket halindeyken nesnelerin sahip olduğu kinetik enerji adı verilen bir enerji vardır.

Hareket halindeki tüm nesneler kinetik enerjiye sahip olmalıdır. Kinetik enerji miktarı, nesnenin hızı ve kütlesi ile orantılıdır.

Matematiksel olarak kinetik enerji miktarı şu şekilde yazılabilir:

Ek = 1/2 mv 2

Bilgi:

Ek = kinetik enerji (joule)

m = kütle (kg)

v = hız (m / s)

Bir nesne yalnızca kinetik enerjiden etkileniyorsa, o nesnenin yaptığı iş kinetik enerjideki farktan hesaplanabilir.

W = ΔEk

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

Bilgi:

v2 = son hız (m / s)

v1 = başlangıç ​​hızı (m / s)

Mekanik enerji

Bir nesnenin iki tür enerjiye sahip olduğu bir durum vardır: potansiyel enerji ve kinetik enerji. Bu duruma mekanik enerji denir.

Ayrıca şunu okuyun: Küp Ağlarının Görüntüsü, Tam + Örnekler

Temel olarak, mekanik enerji, nesneler üzerinde etkili olan kinetik ve potansiyel olmak üzere iki tür enerjinin birleşimidir.

Em = Ep + Ek

Bilgi:

Em = mekanik enerji (joule)

Enerjinin korunumu yasasına göre, bir enerji yaratılamaz ve yok edilemez.

Bu, tüm enerjinin potansiyel enerjiden kinetik enerjiye veya tersi yönde dönüştürülebildiği mekanik enerji ile yakından ilgilidir. Sonuç olarak, toplam mekanik enerji, konumdan bağımsız olarak her zaman aynı olacaktır.

Em1 = ​​Em2

Bilgi:

Em1 = ​​ilk mekanik enerji (joule)

Em2 = nihai mekanik enerji (joule)

İş ve enerji formüllerine örnekler

Aşağıda, iş ve enerji formülüyle ilgili durumları anlamak için bazı soru örnekleri verilmiştir.

örnek 1

10 kg kütleli bir cisim, yatay yöne 60 ° açı oluşturan 100 N'luk bir kuvvetle itilirse, düz ve kaygan bir yüzeyde sürtünmeden hareket eder. Nesne 5 m yer değiştirirse iş miktarı

Cevap

W = F. çünkü θ. S = 100. cos 60,5 = 100,0,5,5 = 250 Joule

Örnek 2

1,800 gram (g = 10 m / s2) kütleli bir blok 4 saniye boyunca dikey olarak çekilir. Blok 2 m yükseklikte hareket ederse, ortaya çıkan güç

Cevap

Enerji = Güç. zaman

Ep = P. t

mg h = P. t

1,8 .10. 2 = P. 4

36 = S. 4

P = 36/4 = 9 Watt

Örnek 3

Ağırlığı 40 kg olan çocuk, bir binanın 3. katında yerden 15 m yükseklikte. Çocuk şu anda 5. kattaysa ve yerden 25 m yükseklikte ise çocuğun potansiyel enerjisini hesaplayın !

Cevap

m = 40 kg

h = 25 m

g = 10 m / s²

Ep = mxgxh

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

Örnek 4

Kütlesi 10 kg olan bir cisim 20 m / s hızla hareket ediyor. Nesneler üzerindeki mevcut sürtünme kuvvetini göz ardı ederek. Nesnenin hızı 30 m / s olursa kinetik enerjideki değişim nedir ?

Cevap
m = 10 kg
v1 = 20 m / s
v2 = 30 m / sn
Δ Ek = Ek2-Ek1
Δ Ek = ½ m (v2²- v1²)
Δ Ek = ½ (10) (900-400) = 2500 j

Örnek 5

2 kg kütleli bir cisim, 100 m yüksekliğindeki çok katlı bir binanın tepesinden serbestçe düştü. Hava ile sürtünme ihmal edilir ve g = 10 ms-2 ise, yerçekimi ile yerden 20 m yüksekliğe kadar yapılan iş

Cevap
W = mgΔ
W = 2 x 10 x (100 - 20)
W = 1600 jul

Bu nedenle, çaba ve enerjinin formülüne ilişkin tartışma, umarız sizin için yararlı olabilir.