Karê ku bi zorê tê kirin
1.1 Pênasîna Kar
Eger tu pirtûkekê li ser rûyê maseyê bipêçî heta ku pirtûk ji cihê xwe derkeve, tê gotin ku te li ser pirtûkê kar kiriye. Ger tiştekî ji ber kişandina hêza kişandinê bikeve erdê, tê gotin ku hêza kişandinê li ser tiştekî kar kiriye. Berevajî vê, eger tu tiştekî bi hemû hêza xwe heta wê radeyê bipêçî ku tu pir xwêdanê bidî, lê tişt qet nelive, tê gotin ku te li ser tiştekî ti kar nekiriye. Di jiyana rojane de, mirov dikarin bibêjin ku te bi pêlkirina tiştî karekî dijwar kiriye, lê di Fîzîkê de, tu li ser tiştekî kar nakî ji ber ku ti cihguherîna tiştî çênebûye.
Karê li ser tiştekî dikare ji hêla hêzek sabît (mîqdar û rêça wê sabît in) an hêzek guhêrbar (mîqdar û rêça wê diguhere) ve were kirin. Nimûneyek hêzek bi mîqdar û rêça wê sabît hêza gravîtasyonê ye, ku dema ku tişt nêzîkî rûyê erdê ye li ser tiştekî dixebite. Dema ku tiştek nêzîkî rûyê erdê di ketineke azad de be, mîqdar û rêça lezandina ketina azad a tiştekî sabît in ji ber ku mîqdar û rêça hêza gravîtasyonê ya ku tiştê lez dike sabît in. Nimûneyek hêzek bi mîqdarek nesabît (lê bi rêça sabît) hêza biharê ye . Nimûneyek din roketek e ku ber bi fezayê ve tê avêtin an vedigere rûyê erdê. Dema ku roketek tê avêtin, mîqdara hêza gravîtasyonê ya ku li ser wê dixebite bi rêjeyek berevajî ya dûrahiya çargoşe ji navenda erdê diguhere.
1.1.1 Karê ku ji hêla hêzên domdar ve tê kirin
Ji aliyê matematîkî ve, karê ku hêzek sabît li ser tiştekî dike wekî cihguherîna zêdekirî bi hêz an jî pêkhateya hêzê ku xwedî heman arasteya cihguherîna tiştî ye, tê pênasekirin. Li ser rûyê rûberek xav a dûz, cihek ku cihguherîna wê ber bi rastê ve ji ber hêza kişandinê (F) çêdibe, temaşe bikin.
Wêne 1. (Jor) Rêça cihguherîna tiştekî bi hêza F re wekhev e. (Jêr) Rêça cihguherîna tiştekî bi pêkhateya hêza F re di rêça horizontî de (Fcos) re wekhev e.
Karê hêza kişandinê (F) ev e:
W = (F)(s)(cos θ) = F s (cos 0) = F s (1)
W = F s
Karê ku ji hêla pêkhateya hêza F ve di rêyeke horizontî de (F cos θ) tê kirin ev e:
W = (F cos θ)(s)(cos 0) = (F cos)(s)(1)
W = F s cos θ
Karê hêza sürtûnê ya kînetîk (fk ) ev e:
W = (fk ) (s)(cos 180) = ( fk )(s)(-1)
W = – (fk ) (s)
Karê hêza normal (N) ev e:
W = (N)(s)(cos 90) = (N)(s)(0) = 0
Karê giraniyê (w) ev e:
W = (w)(s)(cos 90) = (w)(s)(0) = 0
Terîf: W = kar, s = mîqdara cihguherînê, θ = goşeya di navbera hêz û cihguherînê de.
2.
(a) Cism di ketina azad de ye. Giranî di heman alî de ye ku cihguherîn çêdibe. (b) Cism bi awayekî vertîkal ber bi jor ve diçe. Aliyê giraniyê berevajî aliyê cihguherînê ye.
Di mînaka berê de, karê giraniyê (w) sifir e ji ber ku rêça giraniya tiştekî perpendîkular bi rêça cihguherîna tiştî re ye. Divê bê zanîn ku karê giraniyê sifir nabe ger rêça giraniyê bi rêça cihguherîna tiştî re wekhev an jî dijber be.
Karê giraniya (w) li ser tiştê ku di şekil a de di ketina azad de ye, ku di wêjeya a de tê nîşandan, ev e:
W = F s (cos θ) = wh (cos 0) = wh (1) = wh = mgh
Karê giraniya (w) li ser tiştê ku bi awayekî vertîkal ber bi jor ve diçe, ku di wêneya b de tê nîşandan, ev e:
W = F s (cos θ) = wh (cos 180) = wh (-1) = – wh = – mgh
Terîf: w = giranî (Newton), h = bilindahî (metre), m = giranî (kg), g = lezdana gravîtasyonê (metre di saniyeya çargoşe de).
Li gorî şiroveya berê, encamên jêrîn têne derxistin: Ya yekem, heke tiştekî tu cihguherînê nebîne, hêza ku li ser tiştekî tê sepandin kar nake. Ger s = 0 be, W = 0; Ya duyem, heke hêzek goşeyek diyarkirî ber bi cihguherîna tiştekî ve çêbike , tenê pêkhateya hêzê ya ku heman alî wekî cihguherîna tiştekî parve dike li ser tiştekî kar dike; Ya sêyem, hêzek di alîyekî perpendîkular de li gorî alîyekî cihguherîna tiştekî dê goşeyek 90 ° çêbike . Cos 90 = 0; Ya çarem, kar dikare nîşanek erênî an neyînî hebe. Ger hêz di heman alîyekî de bi cihguherîna tiştekî re be û goşeyek 0 ° çêbike , ew li ser tiştekî karek erênî dike. Berevajî vê, heke hêz xwedî alîyekî berevajî alîyekî cihguherîna tiştî be û goşeyek 180 ° çêbike , ew li ser tiştekî karek neyînî dike.
Wêne 3. Grafîka Hêz (F) – cihguherîn (s). Kar wekhevî qada tarîkirî ye.
Karê ku hêzek sabît li ser tiştekî dike dema ku ew tişt di cihguherînê de ye, bi qasî rûbera tarîkirî ya di grafîka hêz (F) - pozîsyon (s) de ye.
Kar bi W (bi tîpên mezin) û giranî jî bi w (bi tîpên biçûk) tê destnîşankirin. Yekîneya SI ya kar Newton ∙ metre (N m) e. Ew wekhevî Joule ye, ku bi kurtî J tê binavkirin.
Navê wê ji bo rêzgirtina li bijîşkê Brîtanî yê sedsala 19-an , James Prescott Joule, hatiye danîn.
Nimûneya pirsa 1: Karê ku ji hêla hêzek sabît ve tê kirin
Cismek li ser rûyê erdê bê rijandin bêliv e. Hêzek 10 N li ser cismê tê sepandin, ku goşeyek 30 pile li hember erdê çêdike. Ger cism 1 metre dûr bibe, hêza li ser cismê çiqas kar dike?
Çare:
Tê zanîn: F = 10 N, s = 1 metre
Dixwazin: Kar (W)
W = (F)(s)(cos 30 o ) = (10 N)(1 m)(1/2 √ 3) = 5 √ 3 N m
Nimûneya pirsa 2: Kar bi hêzek sabît
Gûzek 0.2 kg ji bilindahiya 10 metreyan ji erdê dikeve û azad dibe. Ger lezandina gravîtasyonê 10 m/s² be , giraniya wê çiqas kar li ser gûzê dike?
Çare:
Tê zanîn: m = 0.2 kg, h = 10 m, g = 10 m/ s²
Xwestin: Kar (W) li gorî giraniyê (w)
W = F s = wh = mgh = (0.2 kg)(10 m/s² ) (10 m) = 20 kg m² /s² = 20 N m = 20 Joul
1.1.2 Karê ji hêla hêzên guhêrbar ve
Nimûneyek ji hêza guhêrbar hêza biharê ye. Mîqdara hêza biharê bi berdewamî diguhere. Ji ber vê yekê, karê ku hêza biharê li ser tiştekî dike, bi karanîna formula karê hêzên sabît (W = F s cos θ) nayê hesibandin. Ger bihar were dirêjkirin, her ku bihar were dirêjkirin, hêza kişandinê ya mezintir ji bo dirêjkirina biharê hewce ye. Û heke bihar were zextkirin, her ku bihar were zextkirin, hêza kişandinê ya mezintir hewce ye. Dema ku bihar were zextkirin an dirêjkirin, hêza biharê ji 0 (x = 0) diguhere nirxek herî zêde (F = kx). Bi vî awayî, mîqdara hêza biharê bi karanîna navînî tê hesibandin. Mîqdara navînî ya hêza biharê ev e:
Karê ku hêza biharê li ser tiştekî dike ev e:
W = kar, x = Δx = guherîna biharê (metre), F = hêza biharê (Newton).
Nimûneya pirsa 3: Karê bi hêzek guhêrbar
Giraniyek bi giraniya 1 kg li ser biharê daliqandî ye, ji ber vê yekê bihar 2 cm dirêj dibe. Ger lezandina gravîtasyonê 10 m/s 2 be , (a) sabîta biharê diyar bikin (b) karê ku hêza biharê li ser giraniyê dike.
Çare:
Tê zanîn: m = 1 kg, g = 10 m/s² , x = Δx = 2 cm = 0.02 m.
(a) sabîta biharê
(b) kar ji hêla hêza biharê ve li ser giraniyê hate kirin
W = -1/2 kx 2 = -1/2 (500)(0.02) 2 = – (250)(0.0004) = -0.1 Joule
Karê hêza biharê li ser giraniyê dike nirxek neyînî heye ji ber ku rêça hêza biharê berevajî rêça cihguherîna giraniyê ye (hêza biharê ber bi jor ve ye, giranî ber bi jêr ve ye).
1.2 Karê Torê an Karê bi Hêza Torê
Eger dema ku cisme cihguherînê dikişîne, tenê hêzek li ser tiştekî dixebite, karê hêza giştî wekhevî karê hêzê ye. Bo nimûne, eger cisme di ketina azad de be û sînorkirina hewayê neyê berçavgirtin, tenê hêza ku li ser cisme dixebite hêza gravîtasyonê ye. Di vê rewşê de, hêza giştî ya ku li ser cisme dixebite hêza gravîtasyonê ye (li wêneyê 2 binêre).
W net = W gravîtasyon
Eger hin hêz li ser tiştekî dixebitin dema ku ew tişt ji cihê xwe diguhere, karê ku ji hêla hêza giştî ve tê kirin wekhev e bi karê giştî yê hemî hêzên ku li ser wê tiştî dixebitin (li şekil 1 binêre).
W net = W 1 + W 2 + W 3 + W 4
Karê ku hêza giştî li ser tiştekî dike jî dikare bi dîtina hêza giştî pêşî û dûv re zêdekirina wê bi mîqdara cihguherînê ve were hesibandin.
W = ΣF s
Nimûneya pirsa 4: Tor
Qutiyek bêliv a li ser erdê bi hêzek 20 N tê pêlkirin heta ku qutî 1 metre dûr bibe. Ger hêza pêlkirinê di heman alî de bi cihguherîna qutiyê re be û li ser qutiyê hêzek xişandinê ya kînetîk a 2 N bixebite, mîqdara xebata net a ku ji hêla hêza net a li ser qutiyê ve tê kirin diyar bike.
Çare:
Tê zanîn: F = 20 N, f k = 2 N, s = 1 m
W 1 = F s = (20 N)(1 m) = 20 Nm = 20 Joul
W2 = fk s = – (2 N)(1 m) = – 2 Nm = – 2 Joul
Karê torê an jî karê ku ji hêla hêza torê ve tê kirin
W net = W 1 – W 2 = 20 J – 2 J = 18 J
Nimûneya pirsa 4) Hêza kişandinê (F) karekî erênî dike, hêza sürtûnê ya kînetîk (fk ) karekî neyînî dike.
