Asa atao amin'ny hery
1.1 Famaritana ny Asa
Raha manosika boky eo ambonin'ny latabatra ianao mandra-pihetsika ilay boky, dia lazaina fa nanao asa tamin'ilay boky ianao. Raha mianjera amin'ny tany ny zavatra iray noho ny fisintonan'ny hery misintona, dia lazaina fa nanao asa tamin'ilay zavatra ilay hery misintona. Mifanohitra amin'izany kosa, raha manosika zavatra amin'ny herinao rehetra ianao ka mahatonga anao hatsembohana be, nefa tsy mihetsika mihitsy ilay zavatra, dia lazaina fa tsy nanao asa tamin'ilay zavatra ianao. Eo amin'ny fiainana andavanandro, mety hilaza ny olona fa nanao asa mafy ianao tamin'ny fanosehana ilay zavatra, fa amin'ny Fizika, dia tsy manao asa amin'ilay zavatra ianao satria tsy nisy fifindran'ilay zavatra.
Ny asa amin'ny zavatra iray dia azo atao amin'ny alalan'ny hery tsy miovaova (izay tsy miovaova ny habeny sy ny tari-dalany) na hery miovaova (izay miovaova ny habeny sy ny tari-dalany). Ny ohatra iray amin'ny hery misy habetsahana sy tari-dalana tsy miovaova dia ny hery misintona, izay miasa amin'ny zavatra iray rehefa akaikin'ny tany ilay zavatra. Rehefa mianjera malalaka akaikin'ny tany ny zavatra iray, dia tsy miova ny habetsaky ny hafainganam-pandehan'ny fianjeran'ilay zavatra sy ny tari-dalany satria tsy miova ny habetsaky ny hery misintona sy ny tari-dalan'ny zavatra izay manafaingana ny zavatra. Ny ohatra iray amin'ny hery misy habetsahana tsy miovaova (fa miaraka amin'ny tari-dalana tsy miovaova) dia ny hery lohataona . Ohatra iray hafa ny balafomanga alefa eny amin'ny habakabaka na miverina eny amin'ny tany. Rehefa alefa ny balafomanga, dia miova amin'ny ampahany mifamadika amin'ny elanelana efamira avy amin'ny afovoan-tany ny habetsaky ny hery misintona miasa aminy.
1.1.1 Asa nataon'ireo hery tsy miovaova
Ara-matematika, ny asa ataon'ny hery tsy miova amin'ny zavatra iray dia faritana ho fifindran-toerana ampitomboina amin'ny hery na singa iray amin'ny hery izay mitovy lalana amin'ny fifindran-toeran'ilay zavatra. Jereo eo amin'ny velaran'ny fiaramanidina fisaka marokoroko ny zavatra iray izay misy fifindran-toerana miankavanana vokatry ny hery manosika (F).
Sary 1. (Ambony) Mitovy amin'ny hery F ny lalana izoran'ny fivezivezen'ny zavatra. (Ambany) Mitovy amin'ny singa ao amin'ny hery F amin'ny lalana mitsivalana (F cos) ny lalana izoran'ny fivezivezen'ny zavatra.
Ny asa ataon'ny hery manosika (F) dia:
W = (F)(s)(cos θ) = Fs (cos 0) = Fs (1)
W = Fs
Ny asa ataon'ny singa hery F amin'ny lalana mitsivalana (F cos θ) dia:
W = (F cos θ)(s)(cos 0) = (F cos )(s)(1)
W = Fs cos θ
Ny asa ataon'ny hery kinetika mikorontana (f k ) dia:
W = (f k )(s)(cos 180) = (f k )(s)(-1)
W = – (fk ) (s)
Ny asa ataon'ny hery ara-dalàna (N) dia:
W = (N)(s)(cos 90) = (N)(s)(0) = 0
Ny asa ataon'ny lanja (w) dia:
W = (w)(s)(cos 90) = (w)(s)(0) = 0
Famaritana: W = asa, s = habetsaky ny fifindran-toerana, θ = zoro eo anelanelan'ny hery sy ny fifindran-toerana.
Figure 2.
(a) Mianjera malalaka ilay zavatra. Mitovy lalana amin'ny fifindran'ny zavatra ny lanja (b) Mihetsika mitsangana miakatra ilay zavatra. Mifanohitra amin'ny fifindran'ny zavatra ny lalana alehan'ny lanja.
Ao amin'ny ohatra teo aloha, ny asa ataon'ny lanja (w) dia manana sanda aotra satria ny lalana izoran'ny lanjan'ny zavatra dia mifanitsy amin'ny lalana izoran'ny zavatra. Tsara homarihina fa ny asa ataon'ny lanja dia tsy hanana sanda aotra raha mitovy na mifanohitra amin'ny lalana izoran'ny zavatra ny lalana izoran'ny lanja.
Ny asa ataon'ny lanja (w) amin'ny zavatra mianjera malalaka aseho amin'ny sary a dia:
W = Fs (cos θ) = wh (cos 0) = wh (1) = wh = mgh
Ny asa ataon'ny lanja (w) amin'ny zavatra mihetsika mitsangana miakatra aseho amin'ny sary b dia:
W = Fs (cos θ) = wh (cos 180) = wh (-1) = – wh = – mgh
Famaritana: w = lanja (Newton), h = haavo (metatra), m = lanja (kg), g = hafainganana amin'ny hery misintona (metatra isaky ny segondra toradroa).
Araka ny fanazavana teo aloha, ireto no fehin-kevitra azo: Voalohany, raha tsy mihetsika ny zavatra iray, dia tsy manao asa ny hery ampiharina amin'ilay zavatra. Raha s = 0, W = 0; Faharoa, raha mamorona zoro iray mankany amin'ny fifindran'ny zavatra ny hery iray, dia ny singa amin'ny hery mizara lalana mitovy amin'ny fifindran'ilay zavatra ihany no miasa amin'ilay zavatra; Fahatelo, ny hery amin'ny lalana mifanitsy amin'ny fifindran'ilay zavatra dia hamorona zoro 90 ° . Cos 90 = 0; Fahefatra, ny asa dia mety manana famantarana tsara na ratsy. Raha mitovy lalana amin'ny fifindran'ilay zavatra ny hery ary mamorona zoro 0 ° , dia manao asa tsara amin'ilay zavatra izy. Mifanohitra amin'izany, raha mifanohitra amin'ny lalana izoran'ilay zavatra ny hery ary mamorona zoro 180 ° , dia manao asa ratsy amin'ilay zavatra izy.
Sary 3. Grafikan'ny hery (F) – fifindran-toerana (s). Mitovy amin'ny faritra voaaloboka ny asa.
Ny asa ataon'ny hery tsy miova amin'ny zavatra iray rehefa mihetsika izy dia mitovy amin'ny faritra misy aloka ao amin'ny grafika misy ny hery (F) – ny toerana (s).
Ny asa dia aseho amin'ny W (litera lehibe), ary ny lanja dia aseho amin'ny w (litera kely). Ny singa SI amin'ny asa dia Newton ∙ metatra (N m). Mitovy amin'ny Joule, izay hafohezina hoe J izy io.
Nomena anarana toy izany izy io ho fanomezam-boninahitra an'i James Prescott Joule, dokotera britanika tamin'ny taonjato faha-19.
Ohatra fanontaniana 1: Asa atao amin'ny hery tsy miova
Misy zavatra iray mipetraka eo amin'ny velaran'ny gorodona tsy misy fikikisana. Misy hery 10 N ampiharina amin'ilay zavatra, izay mamorona zoro 30 degre manohitra ny gorodona. Raha mihetsika 1 metatra lavitra ilay zavatra, ohatrinona ny asa ataon'ilay hery amin'ilay zavatra?
vahaolana:
Fantatra: F = 10 N, s = 1 metatra
Tadiavo: Asa (W)
W = (F)(s)(cos 30 o ) = (10 N)(1 m)(1/2 √ 3) = 5 √ 3 N m
Ohatra fanontaniana 2: Asa amin'ny alalan'ny hery tsy miovaova
Misy voanio milanja 0.2 kg mianjera malalaka avy amin'ny haavo 10 metatra ambonin'ny tany. Raha 10 m/s² ny hafainganam-pandehan'ny hery misintona , ohatrinona ny asa ataon'ny lanja amin'ilay voanio?
vahaolana:
Fantatra: m = 0.2 kg, h = 10 m, g = 10 m/ s²
Tadiavo: Asa (W) amin'ny lanja (w)
W = F s = wh = mgh = (0.2 kg)(10 m/s² ) (10 m) = 20 kg m² /s² = 20 N m = 20 Joules
1.1.2 Asa ataon'ny hery miovaova
Ohatra iray amin'ny hery miovaova ny herin'ny lohataona. Miovaova foana ny habetsaky ny herin'ny lohataona. Noho izany, ny asa ataon'ny herin'ny lohataona amin'ny zavatra iray dia tsy azo kajy amin'ny fampiasana ny raikipohy fiasan'ny hery tsy miova (W = F s cos θ). Raha mivelatra ny lohataona, arakaraka ny mivelatra ny lohataona no vao mainka lehibe ny hery fihenjanana ilaina mba hanenjanana ny lohataona. Ary raha voatsindry ny lohataona, arakaraka ny mivelatra ny lohataona no vao mainka lehibe ny hery manosika ilaina. Rehefa voatsindry na mivelatra ny lohataona, dia miova avy amin'ny 0 (x = 0) ho amin'ny sanda ambony indrindra (F = kx). Noho izany, ny habetsaky ny herin'ny lohataona dia kajy amin'ny fampiasana ny salan'isa. Ny salan'isan'ny herin'ny lohataona dia:
Ny asa ataon'ny herin'ny lohataona amin'ny zavatra iray dia:
W = asa, x = Δx = fivilian-dàlana amin'ny lohataona (metatra), F = herin'ny lohataona (Newton).
Ohatra fanontaniana 3: Asa atao amin'ny hery miovaova
Misy zavatra mihantona eo amin'ny loharano iray milanja 1 kg, ka mivelatra 2 sm ny loharano. Raha 10 m/s² ny hafainganam-pandehan'ny hery misintona , dia fantaro (a) ny tsy miovaovan'ny loharano (b) ny asa ataon'ny herin'ny loharano amin'ilay zavatra.
vahaolana:
Fantatra: m = 1 kg, g = 10 m/s² , x = Δx = 2 cm = 0.02 m.
(a) ny tsy miovaovan'ny lohataona
(b) ny asa dia nataon'ny herin'ny loharano teo amin'ny lanja
W = -1/2 kx 2 = -1/2 (500)(0.02) 2 = – (250)(0.0004) = -0.1 Joule
Miiba ny asa ataon'ny herin'ny loharano amin'ny lanja satria mifanohitra amin'ny lalana ifindran'ny lanja ny lalana izoran'ny herin'ny loharano (miakatra ny herin'ny loharano, midina ny lanja).
1.2 Asa Net na Asa amin'ny alalan'ny Hery Net
Raha misy hery iray ihany miasa amin'ny zavatra iray rehefa mihetsika ilay zavatra, dia mitovy amin'ny asa ataon'ilay hery ny asa ataon'ilay hery. Ohatra, raha mianjera malalaka ny zavatra iray ary tsy raharahiana ny fameperana ny rivotra, dia ny hery misintona ihany no miasa amin'ilay zavatra. Amin'ity tranga ity, ny hery misintona no miasa amin'ilay zavatra (jereo ny sary 2).
W net = W gravity
Raha misy hery miasa amin'ny zavatra iray rehefa mihetsika ilay zavatra, dia mitovy amin'ny asa ataon'ny hery rehetra miasa amin'ilay zavatra ny asa ataon'ilay hery manontolo (jereo ny sary 1).
W harato = W 1 + W 2 + W 3 + W 4
Azo kajy ihany koa ny asa ataon'ny hery madio amin'ny zavatra iray amin'ny alàlan'ny fitadiavana ny hery madio aloha ary avy eo ampitomboina amin'ny habetsaky ny fifindran-toerana.
W = ΣFs
Ohatra fanontaniana faha-4: Tambajotra
Atosika amin'ny hery 20 N eo amin'ny gorodona ny boaty tsy mihetsika mandra-pihetsika 1 metatra ny boaty. Raha mitovy lalana amin'ny fifindran'ny boaty ny hery manosika ary miasa amin'ny boaty ny hery kinetika 2 N, dia fantaro ny habetsaky ny asa vitan'ny hery manontolo eo amin'ny boaty.
vahaolana:
Fantatra: F = 20 N, f k = 2 N, s = 1 m
W1 = Fs = (20 N)(1 m) = 20 Nm = 20 Joules
W 2 = f k s = – (2 N)(1 m) = – 2 Nm = – 2 Joule
Asa atao amin'ny tambajotra na asa atao amin'ny hery miasa amin'ny tambajotra
W net = W 1 – W 2 = 20 J – 2 J = 18 J
Ohatra fanontaniana 4) Ny hery manosika (F) dia manao asa tsara, ny hery kinetika mikorontana (f k ) dia manao asa ratsy
