Η δουλειά έγινε

Η εργασία ορίζεται στη φυσική ως η ενέργεια που μεταφέρεται προς ή από ένα αντικείμενο ως αποτέλεσμα της εφαρμογής δύναμης κατά μήκος μιας μετατόπισης. Συχνά, αναπαρίσταται στην πιο βασική του μορφή ως προϊόν δύναμης και μετατόπισης. Όταν ασκείται δύναμη, λέγεται ότι κάνει θετικό έργο εάν η συνιστώσα της δύναμης που ασκείται είναι προς την κατεύθυνση της μετατόπισης του σημείου εφαρμογής. Όταν μια δύναμη έχει μια συνιστώσα που βρίσκεται στην αντίθετη κατεύθυνση με τη μετατόπιση στο σημείο εφαρμογής της δύναμης, λέγεται ότι κάνει αρνητικό έργο.

Εξετάστε το ακόλουθο παράδειγμα:Εάν μια μπάλα κρεμαστεί πάνω από το έδαφος και στη συνέχεια πέσει, το έργο που επιτελείται από τη βαρυτική δύναμη στην μπάλα καθώς πέφτει είναι ίσο με το βάρος της μπάλας (μια δύναμη) πολλαπλασιαζόμενο επί την απόσταση μεταξύ της μπάλας και το έδαφος (μια μετατόπιση).

Το έργο είναι ένας βαθμωτός αριθμός, που σημαίνει ότι έχει μόνο ένα μέγεθος και καμία κατεύθυνση που σχετίζεται με αυτό. Όταν εργάζεστε, μεταφέρετε ενέργεια από τη μια θέση στην άλλη ή από τη μια μορφή στην άλλη. Το Joule (J) είναι η μονάδα εργασίας SI και είναι η ίδια μονάδα με τη μονάδα ενέργειας.

Ενότητα εργασίας

Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων Εργασίας, το joule (J) πήρε το όνομά του από τον Άγγλο φυσικό του 19ου αιώνα James Prescott Joule. Ορίζεται ως η ποσότητα εργασίας που απαιτείται για την εφαρμογή δύναμης ενός Newton μέσω μετατόπισης ενός μέτρου.

Περιστασιακά, ως μονάδα μέτρησης της εργασίας χρησιμοποιείται το ισοδύναμο διαστάσεων νεωτονόμετρο (Nm), ωστόσο αυτό δεν πρέπει να συγχέεται με τη μονάδα μέτρησης της ροπής, που είναι η μέτρηση της ροπής. Η χρήση νεωτονόμετρων (Nm) αποθαρρύνεται από το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) επειδή μπορεί να προκαλέσει παρανόηση σχετικά με το εάν ο αριθμός που αναφέρεται στα νεόμετρα είναι μέτρηση ροπής ή μέτρηση εργασίας.

Παραδείγματα μετρήσεων προσπάθειας που δεν είναι SI περιλαμβάνουν τα Newton μέτρα (ergs), τα πόδια λίβρες (πόδι-λίβρες), κιλοβατώρες, λίτρα ατμόσφαιρας και ώρες ιπποδύναμης (ιπποδύναμη). Λόγω του γεγονότος ότι η εργασία έχει την ίδια φυσική διάσταση με τη θερμότητα, οι μονάδες μέτρησης που γενικά προορίζονται για περιεχόμενο θερμότητας ή ενέργειας, όπως το θερμόμετρο, το BTU και οι θερμίδες, χρησιμοποιούνται περιστασιακά ως μονάδες μέτρησης για την εργασία.

Εργασία και ενέργεια

Στη φυσική, το γινόμενο είναι το έργο W που γίνεται από μια σταθερή δύναμη μεγέθους F σε ένα σημείο που κινείται απόσταση s σε ευθεία γραμμή προς την κατεύθυνση της δύναμης. Ας υποθέσουμε ότι μια δύναμη 10 newton (F =10 N) λειτουργεί κατά μήκος ενός σημείου που κινείται 2 μέτρα (s =2 m), και η εργασία που γίνεται είναι ίση με τη δύναμη πολλαπλασιασμένη με το μήκος του σημείου (W =Fs). Αυτή είναι περίπου η ποσότητα εργασίας που απαιτείται για να μετακινήσετε ένα αντικείμενο βάρους 1 κιλού από το έδαφος πάνω από το κεφάλι ενός ατόμου ενώ παλεύετε ενάντια στη δύναμη της βαρύτητας. Είτε σηκώνοντας δύο φορές το βάρος στην ίδια απόσταση είτε σηκώνοντας το ίδιο βάρος δύο φορές στην ίδια απόσταση, το έργο πολλαπλασιάζεται επί δύο. Ενέργεια και εργασία είναι άρρηκτα συνδεδεμένα. Αυτή η ιδέα υποστηρίζει ότι μια αύξηση της κινητικής ενέργειας ενός ακίνητου άκαμπτου σώματος προκαλείται από ίση ποσότητα θετικής εργασίας που γίνεται στο σώμα από μια δύναμη που ασκείται σε αυτό το σώμα. Μια μείωση της κινητικής ενέργειας, από την άλλη πλευρά, προκαλείται από ίση ποσότητα αρνητικής εργασίας που εκτελείται από την προκύπτουσα δύναμη και αντίστροφα. Ως αποτέλεσμα, εάν το δίκτυο είναι θετικό, η κινητική ενέργεια του σωματιδίου αυξάνεται κατά την ποσότητα της εργασίας που εκτελείται. Εάν η συνολική ποσότητα της εργασίας που έχει γίνει είναι αρνητική, η κινητική ενέργεια του σωματιδίου μειώνεται κατά την ποσότητα της εργασίας που έχει γίνει.

Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, η εργασία που γίνεται σε ένα ελεύθερο (δηλαδή, χωρίς την παρουσία πεδίων) και άκαμπτο (δηλαδή, χωρίς εσωτερικούς βαθμούς ελευθερίας) σώμα ισούται με τη μεταβολή της κινητικής ενέργειας ανάλογη με τη γραμμική ταχύτητα και τη γωνιακή ταχύτητα αυτού του σώματος.

Η δυναμική ενέργεια είναι το έργο που εκτελείται από δυνάμεις που παράγονται από μια δυνητική συνάρτηση και οι δυνάμεις λέγεται ότι είναι συντηρητικές όταν κάνουν τη δουλειά τους. Η εργασία που γίνεται σε ένα αντικείμενο που μετατοπίζεται μόνο σε ένα συντηρητικό πεδίο δύναμης, χωρίς αλλαγή στην ταχύτητα ή την περιστροφή, είναι ίση με μείον τη μεταβολή της δυναμικής ενέργειας που έχει βιώσει το αντικείμενο.

Αυτοί οι τύποι αποδεικνύουν ότι το έργο είναι η ενέργεια που σχετίζεται με τη δράση μιας δύναμης και ότι το έργο έχει τις φυσικές διαστάσεις και τις μονάδες ενέργειας ως αποτέλεσμα αυτής της σχέσης. Οι αρχές εργασίας/ενέργειας που αναφέρονται εδώ είναι πανομοιότυπες με τις αρχές εργασίας/ενέργειας που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Συμπέρασμα

Ο όρος «εργασία» αναφέρεται στη διαδικασία μετακίνησης κάτι σε απόσταση. Η ποσότητα της μεταδιδόμενης ενέργειας ή η ποσότητα της εργασίας που γίνεται, μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας τη δύναμη με την απόσταση που διανύθηκε προς την κατεύθυνση της δύναμης.

Η ενέργεια που μεταφέρεται ισούται με την εργασία που έχει γίνει, η οποία είναι ίση με τη δύναμη πολλαπλασιασμένη με την απόσταση που διανύθηκε προς την κατεύθυνση της δύναμης.