Báwo ni a ṣe le ṣe iṣirò iṣẹ́ àti agbára
Lílóye àwọn èrò iṣẹ́ àti agbára àti mímọ bí a ṣe ń ṣírò wọn jẹ́ pàtàkì nínú ẹ̀ka ìmọ̀ físíìsì. Àwọn èrò wọ̀nyí kìí ṣe ìpìlẹ̀ fún ìmọ̀ físíìsì ìmọ̀ nìkan, wọ́n tún ní àwọn ìlò tó wúlò nínú onírúurú ẹ̀ka bíi ìmọ̀ ẹ̀rọ, kẹ́mísírì, àti bíólọ́jì pàápàá. Nínú àpilẹ̀kọ yìí, a ó ṣe àgbéyẹ̀wò ìtumọ̀ iṣẹ́ àti agbára, àwọn irinṣẹ́ ìṣirò tí a nílò láti ṣírò wọn, àti àwọn àpẹẹrẹ láti ṣàfihàn àwọn èrò wọ̀nyí dáadáa.
Kini Iṣẹ?
Nínú ìmọ̀ fisiksi, “iṣẹ́” ní ìtumọ̀ pàtó kan ní ìfiwéra pẹ̀lú lílo rẹ̀ lójoojúmọ́. Iṣẹ́ ni a máa ń ṣe nígbà tí agbára bá fa ìyípadà ohun kan. Ní ti ìmọ̀ ìṣirò, iṣẹ́ (W) ni a túmọ̀ sí àbájáde àmì-ẹ̀yẹ ti agbára àti ìyípadà àwọn ohun èlò:
\[ W = \mathbf{F} \cdot \mathbf{d} \]
ibi ti:
– \(W\) ni iṣẹ́ tí a ṣe,
– \(\mathbf{F}\) ni agbara ti a lo,
– \(\mathbf{d}\) ni ìyípòpadà.
Fún agbára tí a lò ní igun kan \(\theta\) sí ìyípòpadà, àgbékalẹ̀ náà yóò di:
\[ W = F d \cos(\theta) \]
Níbí, \(F\) àti \(d\) ni ìwọ̀n agbára àti ìyípadà, ní ìtẹ̀léra, àti \(\theta\) ni igun láàrín àwọn fíìmù agbára àti ìyípadà.
Àwọn Ẹ̀ka Iṣẹ́
Ẹ̀yà SI fún iṣẹ́ ni Joule (J), níbi tí Joule 1 bá Newton-mita 1 mu (N·m). Nínú àwọn ẹ̀yà tí kìí ṣe SI, a tún lè wọn iṣẹ́ pẹ̀lú kalori tàbí ẹsẹ̀-pọ́ọ̀nù, àti àwọn mìíràn.
Àwọn Àpẹẹrẹ Ìṣirò Iṣẹ́
1. Ìṣípo ní ìpele: Ká sọ pé o ti àpótí kan pẹ̀lú agbára 50 N kọjá ilẹ̀ kan fún mítà mẹ́wàá.
\[ W = F \times d \cos(\theta) \]
Tí a bá gbà pé a lo agbára náà sí ìhà ìyípòpadà (\(\theta = 0^\circ\), \(\cos(0) = 1\)):
\[ W = 50 \, \text{N} \times 10 \, \text{m} \times 1 = 500 \, \text{J} \]
2. Pẹpẹ Tí Ó Dípò: Tí àpótí kan náà bá yọ́ sókè, pẹ̀tẹ́ẹ̀sì tí ó tẹ̀ sí 30° pẹ̀lú agbára kan náà ti 50 N, tí ó sì bo 10 mítà ní ẹ̀gbẹ́ pẹ̀tẹ́ẹ̀sì náà.
\[ W = F \times d \times \cos(\theta) \]
Níbí, \(\theta = 30^\circ\), (\(\cos(30^\circ) = \sqrt{3}/2\)):
\[ W = 50 \, \text{N} \times 10 \, \text{m} \times \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 433 \, \text{J} \]
Kini Agbara?
Agbára ni agbára láti ṣe iṣẹ́. Ó wà ní onírúurú ìrísí, bí agbára ìṣiṣẹ́, agbára ìṣiṣẹ́, agbára ooru, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ. Àwọn ìrísí méjì tí a sábà máa ń sọ̀rọ̀ nípa wọn nínú iṣẹ́ ìṣiṣẹ́ àtijọ́ ni agbára ìṣiṣẹ́ àti agbára ìṣiṣẹ́.
Agbara Kinetic
Agbara Kinetic (\(K\)) ni agbara išipopada ati pe a fun ni nipasẹ:
\[ K = \frac{1}{2}mv^2 \]
ibi ti:
– \(m\) ni ìwọ̀n ohun náà,
– \(v\) ni iyara rẹ̀.
Agbara Agbara
Agbara ti o pọju (\(U\)) ni agbara ti a fipamọ sinu ohun kan nitori ipo tabi iṣeto rẹ. Fọọmu ti o wọpọ julọ ni agbara agbara walẹ, eyiti a fun ni nipasẹ:
\[ U = mgh \]
ibi ti:
– \(m\) ni ìwọ̀n náà,
– \(g\) ni isare ti o jẹyọ nitori agbara walẹ (9.8 m/s² lori Aye),
– \(h\) ni gíga.
Itoju Agbara
Ìlànà ìpamọ́ agbára sọ pé a kò le ṣẹ̀dá tàbí pa agbára run, a kò le yípadà tàbí yípadà láti ìrísí kan sí òmíràn nìkan. Ní ti ìṣirò:
\[ E_{\text{total}} = K + U \]
Fun eto ti a ya sọtọ, agbara apapọ wa duro nigbagbogbo:
\[ \Delta E_{\text{lapapọ}} = 0 \]
Sipo ti Agbara
Gẹ́gẹ́ bí iṣẹ́, ẹ̀rọ SI fún agbára ni Joule (J).
Àwọn àpẹẹrẹ ti Ìṣirò Agbára
1. Agbára Kinetic: Ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ tó ní ìwọ̀n 1000 kg ń rìn ní iyàrá 20 m/s.
\[ K = \frac{1}{2}mv^2 \]
\[ K = \frac{1}{2} \igba 1000 \, \ọrọ{kg} \igba (20 \, \ọrọ{m/s})^2 \]
\[ K = \frac{1}{2} \igba 1000 \igba 400 \]
\[ K = 200,000 \, \ọ̀rọ̀{J} \]
2. Agbára Tó Lè Ṣeéṣe: Àpáta tó tóbi tó 10 kg wà ní orí òkè gíga tó ga tó mítà márùn-ún.
\[ U = mgh \]
\[ U = 10 \, \text{kg} \times 9.8 \, \text{m/s}^2 \times 5 \, \text{m} \]
\[ U = 490 \, \ọ̀rọ̀{J} \]
Ìlànà Agbára Iṣẹ́
Iṣẹ́ tí a ṣe lórí ohun kan dọ́gba pẹ̀lú ìyípadà nínú agbára ìṣiṣẹ́ rẹ̀. Èyí ni a mọ̀ sí ìlànà agbára iṣẹ́:
\[ W = \Delta K \]
ibi ti:
\[ \Delta K = K_f – K_i \]
– \(K_f\) ni agbara kinetic ikẹhin,
– \(K_i\) ni agbara kinetic akọkọ.
Àpẹẹrẹ ti Ìlànà Agbára Iṣẹ́-Iṣẹ́
Ká sọ pé ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ tó wúwo tó 1000-kg máa ń yára láti 10 m/s sí 20 m/s. Ṣàrò iṣẹ́ tí wọ́n ṣe lórí ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ náà.
\[ K_i = \frac{1}{2} m v_i^2 \]
\[ K_i = \frac{1}{2} \igba 1000 \, \ọrọ{kg} \igba (10 \, \ọrọ{m/s})^2 = 50,000 \, \ọrọ{J} \]
\[ K_f = \frac{1}{2} m v_f^2 \]
\[ K_f = \frac{1}{2} \igba 1000 \, \ọrọ{kg} \igba (20 \, \ọrọ{m/s})^2 = 200,000 \, \ọrọ{J} \]
\[ \Delta K = K_f – K_i \]
\[ \Delta K = 200,000 \, \text{J} – 50,000 \, \text{J} = 150,000 \, \text{J} \]
Nítorí náà, iṣẹ́ tí a ṣe lórí ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ náà jẹ́ 150,000 J.
ipari
Lílóye bí a ṣe ń ṣírò iṣẹ́ àti agbára ń pèsè ìpìlẹ̀ tó lágbára nínú fisiksi tí a lè lò fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìṣẹ̀lẹ̀ àti pápá. Láti àwọn ìṣíkiri tó rọrùn bíi titari àpótí sí àwọn ètò tó díjú bíi àwọn ọkọ̀ tí ń rìn, àwọn ìlànà iṣẹ́ àti agbára ń ran lọ́wọ́ láti ṣàlàyé bí agbára àti ìṣíkiri ṣe ń túmọ̀ sí agbára ẹ̀rọ.
