De formule voor werk is W = F x S, waarbij F de kracht is en S de afstand die het object heeft afgelegd. Dit werk kan ook worden bepaald met behulp van het energieverschil van een object.
Vaak horen we de term 'inspanning' in het dagelijks leven. Over het algemeen zal iemand zijn best doen om te krijgen wat hij wil.
Het blijkt echter dat inspanningen in de wetenschap ook nauwkeuriger worden verklaard op het gebied van fysica. Laten we daarom vanuit natuurkundig oogpunt nader kijken naar wat werk wordt genoemd.
Inspanning
Definitie
"In feite is inspanning een actie of actie op een object of systeem om de toestand van het systeem te veranderen."
Het onderwerp zaken is iets dat alledaags is en we doen het vaak in het dagelijks leven.
Als we bijvoorbeeld een emmer met water verplaatsen, doen we er alles aan om de emmer van zijn oorspronkelijke plaats te laten bewegen.
Zakelijke formule
Wiskundig wordt werk gedefinieerd als het product van de kracht die op het object inwerkt en hoe ver het is verplaatst.
W = F. Δ s
Als je over integralen hebt gestudeerd, is de verplaatsing van de afstand als gevolg van de kracht die inwerkt een grafiek die continu verandert. Zo kan de vergelijking voor de bedrijfsformule worden geschreven
Informatie :
W = werk (joules)
F = kracht (N)
Δs = verschil in afstand (m)
Zoals we weten, zijn kracht en afstand vectorgrootheden. Werk is het product van de punt tussen kracht en afstand, dus we moeten dezelfde vectorcomponenten vermenigvuldigen. Laten we voor meer details naar de onderstaande afbeelding kijken.
Op de foto hierboven trekt de persoon aan een touw dat met kracht F aan een kist is vastgemaakt en vormt een hoek θ. De doos wordt dan s verplaatst.
Aangezien arbeid het product is van de punten, is de kracht die kan worden vermenigvuldigd met de afstand de kracht op de x-as. Daarom kan de formule voor werk worden geschreven als
W = F cos θ. s
waarbij θ de hoek is tussen het touw en het vlak van de doos.
Over het algemeen is de inspanning die we vaak noemen slechts de absolute waarde ervan. Werk kan echter ook positief en negatief zijn, of zelfs nul.
Werk wordt negatief genoemd als het object of systeem tegen de kracht in werkt, of gemakkelijker als de kracht en de verplaatsing in tegengestelde richtingen zijn.
Ondertussen, wanneer de kracht en verplaatsing in dezelfde richting zijn, zal het werk positief zijn. Als het object echter geen toestandverandering ondergaat, is het werk nul.
Lees ook: Systematiek van de grondwet van 1945 (volledig) voor en na wijzigingenEnergie
Voordat we verder over zaken praten, moeten we eerst weten wat de partner van inspanning is, namelijk energie.
Werk en energie zijn een onafscheidelijke eenheid. Dit komt omdat inspanning een vorm van energie is.
"In wezen is energie het vermogen om te werken."
Zoals het geval is wanneer we een emmer verplaatsen, hebben we energie nodig om de emmer te kunnen verplaatsen.
Energie wordt ook ingedeeld in twee typen, namelijk potentiële energie en kinetische energie.
Potentiële energie
Kortom, potentiële energie is een energie die een object bezit wanneer een object niet beweegt of stilstaat. Een voorbeeld is wanneer we een emmer water optillen.
Als de emmer is opgetild, zullen onze handen zwaar aanvoelen om te voorkomen dat de emmer valt. Dit komt doordat de emmer potentiële energie heeft, ook al beweegt de emmer niet.
Over het algemeen vloeit potentiële energie voort uit de invloed van de zwaartekracht. In het vorige geval voelde de emmer zwaar aan als hij werd opgetild en stond hij al bovenaan.
Dit komt omdat potentiële energie wordt beïnvloed door de positie van het object. Hoe hoger het object, hoe groter zijn potentiële energie.
Daarnaast wordt potentiële energie ook beïnvloed door massa en zwaartekrachtversnelling. De hoeveelheid potentiële energie kan dus worden geschreven als
Ep = m. g. h
Informatie :
Ep = potentiële energie (joules)
m = massa (kg)
g = versnelling door zwaartekracht (9,8 m / s2)
h = hoogte van het object (m)
Bovendien, als een bedrijf alleen wordt beïnvloed door potentiële energie. De hoeveelheid werk wordt dus bepaald door het verschil tussen de potentiële energie na en voordat het object beweegt.
W = ΔEp
W = m. g. (h2 - h1)
Informatie :
h2 = hoogte van het laatste object (m)
h1 = hoogte van het oorspronkelijke object (m)
Kinetische energie
Een ander geval met potentiële energie, er is een energie die een object bezit wanneer het beweegt, wat kinetische energie wordt genoemd.
Alle bewegende objecten moeten kinetische energie hebben. De hoeveelheid kinetische energie is evenredig met de snelheid en massa van het object.
Wiskundig gezien kan de hoeveelheid kinetische energie als volgt worden geschreven:
Ek = 1/2 mv 2
Informatie :
Ek = kinetische energie (joules)
m = massa (kg)
v = snelheid (m / s)
Als een object alleen wordt beïnvloed door kinetische energie, kan het werk van het object worden berekend op basis van het verschil in kinetische energie.
W = ΔEk
W = 1 / 2.m. (V2 - v1) 2
Informatie :
v2 = eindsnelheid (m / s)
v1 = beginsnelheid (m / s)
Mechanische energie
Er is een toestand waarin een object twee soorten energie heeft, namelijk potentiële energie en kinetische energie. Deze toestand wordt mechanische energie genoemd.
Lees ook: Afbeelding van kubusnetten, compleet + voorbeeldenIn feite is mechanische energie een combinatie van twee soorten energie, namelijk kinetiek en potentiaal die op objecten inwerken.
Em = Ep + Ek
Informatie :
Em = mechanische energie (joules)
Volgens de wet van behoud van energie kan een energie niet gecreëerd en vernietigd worden.
Dit hangt nauw samen met mechanische energie, waar als de energie allemaal kan worden omgezet van potentiële energie naar kinetische energie of vice versa. Als gevolg hiervan zal de totale mechanische energie altijd hetzelfde zijn, ongeacht de positie.
Em1 = Em2
Informatie :
Em1 = initiële mechanische energie (joules)
Em2 = mechanische eindenergie (joules)
Voorbeelden van werk- en energieformules
Hieronder volgen enkele voorbeelden van vragen om gevallen te begrijpen die verband houden met de formule voor werk en energie.
voorbeeld 1
Een object met een massa van 10 kg beweegt zonder enige wrijving op een vlak en glad oppervlak als het object wordt geduwd met een kracht van 100 N die een hoek van 60 ° vormt met de horizontale richting. De hoeveelheid werk als de verplaatsing van het object 5 m is
Antwoord
W = F. cos θ. S = 100. cos 60,5 = 100,0,5,5 = 250 joule
Voorbeeld 2
Een blok met een massa van 1.800 gram (g = 10 m / s2) wordt gedurende 4 seconden verticaal getrokken. Als het blok 2 m hoog beweegt, is de resulterende kracht
Antwoord
Energie = kracht. tijd
Ep = P. t
mg h = P. t
1,8 .10. 2 = P. 4
36 = Blz.4
P = 36/4 = 9 Watt
Voorbeeld 3
Een kind met een massa van 40 kg bevindt zich op de 3e verdieping van een gebouw op een hoogte van 15 m vanaf de grond. Bereken de potentiële energie van het kind als het kind nu op de 5e verdieping is en 25 m van de grond is!
Antwoord
m = 40 kg
h = 25 m
g = 10 m / s²
Ep = mxgxh
Ep = (40) (10) (25) = 10.000 joule
Voorbeeld 4
Een object met een massa van 10 kg beweegt met 20 m / s. Door de bestaande wrijvingskracht op objecten te negeren. Bepaal de verandering in kinetische energie als de snelheid van het object 30 m / s wordt!
Antwoordm = 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 j
Voorbeeld 5
Een object met een massa van 2 kg viel vrijelijk uit de top van een gebouw met meerdere verdiepingen dat 100 m hoog was. Als de wrijving met lucht wordt verwaarloosd en g = 10 ms-2, dan is het werk door de zwaartekracht tot een hoogte van 20 m vanaf de grond
AntwoordW = mgA
W = 2 x 10 x (100 - 20)
W = 1600 joule
Zo kan de discussie over de formule voor inspanning en energie hopelijk nuttig voor je zijn.
