• Mis on mehaaniline töö?
• Mehaanilise töö omadused
• Mehaaniline töö valem
• Mehaaniliste tööde liigid
• Näited mehaanilisest tööst

Selgitame, mis on mehaaniline töö füüsikas, selle omadusi ja arvutamise valemit. Samuti, millised tüübid on olemas ja näited.

Mehaaniline töö on kehale jõu mõjul üle kantud energia hulk.

Mis on mehaaniline töö?

sisse füüsiline, ja täpsemalt haru selle mehaanika, tähendab mehaanilist tööd (või lihtsalt töötas) tegevusele a tugevus puhkeasendis kehal liikumine, et toota a nihe kehas võrdeline Energia investeeritud jõusse, mis seda liigutab. Teisisõnu, mehaaniline töö on kehale mõjuva jõu toimel kehale üle kantud energia hulk.

Mehaaniline töö on suurusjärk skalaar, mida tavaliselt mõõdetakse Rahvusvaheline süsteem (SI) džaulides või džaulides (J) ja seda tähistab täht W (inglise keelest tööd, "Töötas"). Lisaks räägime sageli positiivsest või negatiivsest tööst sõltuvalt sellest, kas jõud kannab energiat objektile (positiivne töö) või lahutab selle (negatiivne töö). Seega näiteks see, kes palli viskab, teeb positiivset tööd, see aga, kes püüab kinni, teeb negatiivset tööd.

Mehaanilise töö omadused

Mehaanilist tööd iseloomustavad:

• See on skalaarsuurus, mida mõõdetakse džaulides (see tähendab kilogrammi ruutmeetri kohta jagatud sekundi ruuduga) ja seda tähistab täht W.
• See sõltub otseselt seda põhjustavast jõust, nii et keha mehaaniliseks tööks peab sellele teatud teekonnal mõjuma mehaaniline jõud.
• Praeguses keeles kasutatakse terminit "töö" selle mehaanilise tegevuse määratlemiseks, mille toimimine kulutab teatud koguse energiat.
• Ülekandmine soojust (kalorienergia) ei peeta töövormiks, kuigi see seisneb energia ülekandes.

Mehaaniline töö valem

Lihtsaim valem jõu mõjul liikuva keha töö arvutamiseks on tavaliselt järgmine:

W = F x d

kus W on tehtud töö, F on kehale mõjuv jõud ja D on keha nihke kaugus.

Kuid jõudu ja kaugust peetakse tavaliselt vektorsuurusteks, mis nõuavad ruumis teatud orientatsiooni. Seega saab ülaltoodud valemi ümber sõnastada nii, et see hõlmaks sellist orientatsiooni järgmiselt:

W = F x d x cos𝛂

kus alfa koosinus (cos𝛂) määrab nurga jõu rakendamise suuna ja objekti liikumise suuna vahel.

Mehaaniliste tööde liigid

Negatiivne töö ilmneb siis, kui rakendatud jõud takistab liikumist, mille objekt tõi.

Mehaaniline töö võib olla kolme tüüpi, olenevalt sellest, kas see liidab, lahutab või hoiab energiataset liikuvas kehas. Seega võime rääkida:

• Positiivne töö (W > 0). See tekib siis, kui jõud annab kõnealusele objektile energiat, tekitades nihke samas suunas, milles jõud rakendati. Selle näiteks on golfimängija, kes lööb palli nuiaga ja paneb selle mitu meetrit lendama, või pesapallimängija, kes lööb palli liikudes, muutes selle trajektoori.
• Null tööd (W = 0). See ilmneb siis, kui rakendatav jõud ei tekita objektis mingit nihet, kuigi see kulutab protsessis energiat. Selle näiteks on inimene, kes lükkab väga rasket mööblitükki, ilma et see liigutaks tolli võrra.
• Negatiivne töö (W < 0).See tekib siis, kui rakendatud jõud lahutab kõnealusest objektist energiat, takistades objekti juba tekitatud liikumist või vähendades selle nihkumist. Selle näiteks on pesapallur, kes püüab kinni teise visatud palli, takistades tal oma trajektoori jätkamast; või inimene, kes seisab mäest alla kukkuva objekti ees ja, kuigi ei suuda seda täielikult peatada, suudab selle kukkumist pidurdada.

Näited mehaanilisest tööst

Mõned näited mehaanilisest tööst on järgmised:

• Jalgpallimängus sooritab kohtunik penalti ja Lionel Messi lööb palli jõuga 500N värava suunas, pannes selle maad puudutamata liikuma umbes 15 meetrit. Kui palju sa selle värava löömise nimel vaeva nägid?

Vastus: rakendades valemit W = F x d, saame, et Messi tegi töö suurusega 500N x 15m, see tähendab töö, mis võrdub 7500 J.

• Rong suundub täiskiirusel lõuna poole, suundudes rööbastele kinni jäänud auto poole. Ohust mõistnud superkangelane otsustab seista veduri ette ja peatada selle edasiliikumise. Arvestades, et rong toob endaga kaasa 20 000 N suuruse jõu, superkangelane on haavamatu ja vedur asub lõksu jäänud vagunist 700 meetri kaugusel, siis kui palju peab superkangelane selle peatamiseks tööd tegema?

Vastus: Kuna veduri pidurdamine nõuab vastassuunas vähemalt 20 000 N ja superkangelane soovib jätta veduri ja kinni jäänud vaguni vahele vähemalt 2 meetrit, siis teame, et ta peab rakendama tööd, mis on võrdne 20 000 N x 698 m, st negatiivne töö 13 960 000 J.