Ֆիզիկայի բիզնես

Եթե ​​գիրքը սեղանի վրա եք մղում մինչև այն շարժվի, ապա գրքի վրա աշխատանք եք կատարում։ Երբ որևէ մարմին ընկնում է երկրի մակերես՝ ձգողականության ուժի ազդեցության տակ , ձգողականության ուժը աշխատանք է կատարում մարմնի վրա։ Եվ հակառակը, եթե ամբողջ ուժով մղում եք որևէ մարմին, մինչև քրտինքը թրջվի, բայց այն չի շարժվում, ապա դուք մարմնի վրա աշխատանք չեք կատարել։ Առօրյա կյանքում ասում են, որ աշխատանք կամ ծանր աշխատանք եք կատարել՝ մարմինը մղելով, բայց ֆիզիկայի համաձայն՝ դուք մարմնի վրա աշխատանք չեք կատարել, քանի որ այն տեղաշարժ չի կրում (մարմինը տեղը չի փոխում)։

Աշխատանքը կարող է կատարվել հաստատուն ուժի միջոցով (ուժի մեծությունը և ուղղությունը միշտ նույնն են մնում) կամ փոփոխական ուժի միջոցով (ուժի մեծությունը և ուղղությունը փոխվում են): Հաստատուն մեծություն և ուղղություն ունեցող ուժի օրինակ է Երկրի մակերևույթին մոտ գտնվող մարմնի վրա ազդող գրավիտացիոն ուժը: Փոփոխական մեծություն և ուղղություն ունեցող ուժի օրինակ է զսպանակի ուժը: Եթե ձգում եք զսպանակը, որքան ձգում եք այն, այնքան ուժեղ եք քաշում այն, հետևաբար ուժի մեծությունը հաստատուն չէ, քանի որ զսպանակը ձգվում է: Մեկ այլ օրինակ է, երբ հրթիռը շարժվում է տիեզերք, որքան այն հեռու է Երկրի մակերևույթից, այնքան փոքր է Երկրի գրավիտացիոն ուժը, որը ազդում է հրթիռի վրա:

1.1 Հաստատուն ուժի կատարած աշխատանքը
Մաթեմատիկորեն, մարմնի վրա ազդող հաստատուն ուժի կատարած աշխատանքը հավասար է հետևյալի արտադրյալին տեղաշարժ մարմին, որի ուժը կամ ուժի բաղադրիչը գտնվում է նույն ուղղությամբ, ինչ մարմնի տեղաշարժը։

Հրող ուժի կատարած աշխատանքը (F):
W = (F)(s)(cos θ) = F s (cos 0) = F s (1) = F s
F ուժի բաղադրիչի կատարած աշխատանքը հորիզոնական ուղղությամբ (F cos θ):
W = (F cos θ)(s)(cos 0) = (F cos θ)(s)(1) = F s cos θ
Կինետիկ շփման ուժի կատարած աշխատանքը (fk):
W = (f_k cos θ)(s)(cos 180) = (f_k )(s)(-1) = – f_k s
Նորմալ ուժի կատարած աշխատանքը (N):
W = (N)(s)(cos 90)^o) = (Ն)(ներ)(0) = 0
Ձգողականության կատարած աշխատանքը (w):
W = (w)(s)(cos 90^o) = (w)(s)(0) = 0
Նկարագրություն՝ W = ուժ կամ աշխատանք (Ջոուլ), s = տեղաշարժ (մետր), θ = ուժի և տեղաշարժի հետևանքով առաջացած անկյուն

Նախորդ օրինակում կատարված աշխատանքը ձգողականություն (w)-ն զրոյական արժեք ունի, քանի որ գրավիտացիոն ուժի ուղղությունը ուղղահայաց է (կազմելով 90° անկյուն):^o) մարմնի տեղաշարժի (շարժման ուղղության) հետ։ Պետք է նշել, որ կշռի կատարած աշխատանքը զրո չէ, եթե գրավիտացիոն ուժի ուղղությունը նույնն է կամ հակառակը տեղաշարժի ուղղությանը։

Նկար a-ում պատկերված ազատ անկում կատարող մարմնի վրա ձգողության ուժի (w) կատարած աշխատանքը հետևյալն է՝
W = F s (cos θ) = wh (cos 0) = wh (1) = wh = mgh
Նկար b-ում պատկերված ուղղահայաց վերև շարժվող մարմնի վրա ձգողության ուժի (w) կատարած աշխատանքը հետևյալն է՝
W = F s (cos θ) = wh (cos 180) = wh (-1) = -wh = -mgh

Նկարագրություն՝ w = քաշ (Նյուտոն), h = բարձրություն (մետր), m = զանգված (կգ), g = ձգողականության արագացում (մետր վայրկյանում քառակուսում)

Նախորդ բացատրության հիման վրա կարելի է եզրակացնել հետևյալ կետերը.
Առաջին, եթե մարմինը տեղաշարժ չի կրում, ապա տեղաշարժի վրա ազդող ուժը աշխատանք չի կատարում։ Եթե s = 0, ապա W = 0։
ԵրկրորդԵթե ​​ուժը որոշակի անկյուն է կազմում մարմնի տեղաշարժի նկատմամբ, ապա միայն ուժի բաղադրիչն է մարմնի տեղաշարժի ուղղությամբ գործում նրա վրա։
Երրորդ, մարմնի տեղաշարժին ուղղահայաց ուժը որևէ աշխատանք չի կատարում մարմնի վրա։ Եթե ուժը ուղղահայաց է տեղաշարժին, ապա առաջացած անկյունը 90° է։^o. Կոս 90^o = 0.
Չորրորդ, Ճնշումը կարող է լինել դրական կամ բացասական։ Եթե ուժը նույն ուղղությամբ է, ինչ մարմնի տեղաշարժը, ապա ձևավորված անկյունը 0 է։^o ապա ուժը կատարում է դրական աշխատանք, հակառակը, եթե ուժը հակառակ ուղղությամբ է տեղաշարժին, ապա առաջացած անկյունը 180° է։^o ապա ուժը մարմնի վրա կատարում է բացասական աշխատանք։
Մարմնի տեղաշարժի ժամանակ հաստատուն ուժի կատարած աշխատանքը հավասար է ուժի (F) և տեղաշարժի (s) գրաֆիկի ստվերագծված մակերեսին։
Աշխատանքի նշանը W է (մեծատառ), իսկ քաշի նշանը՝ w (փոքրատառ): Աշխատանքի միջազգային համակարգի միավորը Նյուտոնմետրն է (N m): Նյուտոնմետրի մեկ այլ անվանում է Ջոուլը, կրճատ՝ J, որը կոչվել է 19-րդ դարի բրիտանացի ֆիզիկոս Ջեյմս Պրեսկոտ Ջոուլի պատվին:

1.2. Անհաստատուն ուժի կատարած աշխատանքը
Փոփոխական ուժի օրինակ է զսպանակի ուժը։ Զսպանակի ուժի մեծությունը միշտ փոփոխվում է, ուստի զսպանակի ուժի կողմից մարմնի վրա կատարվող աշխատանքը չի կարող հաշվարկվել հաստատուն ուժի կատարած աշխատանքի բանաձևով։

Եթե ​​զսպանակը ձգված է, որքան երկար է այն, այնքան մեծ է պահանջվող ուժը։ Նմանապես, հակառակը, որքան շատ ճնշում է գործադրվում, որքան կարճ է ուժը, երբ զսպանակը ձգված է, այնքան մեծ է պահանջվող ուժը։ Քանի դեռ զսպանակը սեղմված կամ ձգված է, զսպանակի ուժը փոխվում է 0-ից (x = 0) մինչև առավելագույն (F = kx), ուստի զսպանակի ուժը հաշվարկվում է միջին արժեքի միջոցով։ Զսպանակի միջին ուժը հետևյալն է՝
F = ½ (0 + կx) = ½ կx
Մարմնի վրա զսպանակի ուժի կատարած աշխատանքը հավասար է՝
W = F x = ½ կX²
Նկարագրություն՝ W = աշխատանք (միավոր Ջոուլ), x = զսպանակի երկարության աճ (միավոր մետր), F = զսպանակի ուժ (միավոր Նյուտոն):

2. Արդյունքում ստացված աշխատանք կամ լրիվ աշխատանք (լրիվ ուժի կատարած աշխատանք)
Եթե ​​մարմնի տեղաշարժի ընթացքում նրա վրա ազդում է միայն մեկ ուժ, ապա ուժի կատարած աշխատանքը հավասար է այդ ուժի կատարած աշխատանքին։ Օրինակ, երբ մարմինը գտնվում է ազատ անկման մեջ և անտեսվում է օդի դիմադրությունը, մարմնի վրա ազդող միակ ուժը ձգողականությունն է։
Վ= Վ_{ձգողականություն}
Եթե ​​մարմնի շարժման ընթացքում նրա վրա ազդում են մի քանի ուժեր, ապա ուժի կատարած աշխատանքը հավասար է մարմնի վրա ազդող բոլոր ուժերի կատարած աշխատանքների գումարին։
Վ = Վ₁ + Վ₂ + Վ₃ + … + Վ_n
Մարմնի վրա ազդող մի քանի ուժերի կատարած աշխատանքը կարելի է հաշվարկել նաև՝ նախ գտնելով ուժի ընդհանուր մեծությունը, այնուհետև այն բազմապատկելով տեղաշարժի մեծությամբ։
W = (Արդյունքային ուժ)(տեղաշարժ) = (Արդյունքային F)(s)

Հղումներ