Fysik hur räkna ut w
Arbete (fysik)
Arbete alternativt fysikaliskt arbete existerar inom fysiken den energimängd likt omvandlas då enstaka förflyttning sker beneath effekt från enstaka kraft.
Den avledda SI-enheten på grund av jobb existerar joule (J) = N·m = W·s = kg·m²/s². andra enheter existerar bland andra kilowattimme (kWh), kalori samt elektronvolt.
Det jobb likt utförs från ett konstant kraft tillsammans storleken F vid enstaka punkt såsom rör sig ett förskjutning s inom riktningen till kraften existerar produkten
Om exempelvis enstaka kraft från 10 newton (F = 10 N) verkar inom enstaka punkt vilket färdas numeriskt värde meter (s = 2 m), utförs en sysselsättning W = (10 N) (2 m) = 20 Nm = 20 J, vilket ungefär existerar arbetet för att lyfta ett 1-kilos vikt ifrån marken mot 2 meters höjd mot tyngdkraften. Arbetet fördubblas antingen genom för att lyfta dubbla vikten identisk avstånd alternativt genom för att lyfta identisk vikt dubbla avståndet. modell vid enstaka lyftanordning:
Om linan dras ett sträcka s tillsammans kraften F, lyfts lasten sträckan s/2, dock kraften såsom verkar vid vikten existerar 2F, varför detta fysikaliska arbetet existerar detsamma inom båda fallen.
Termen arbete introducerades tid 1826 från den franske matematikern Gaspard-Gustave Coriolis[1][2] vilket "vikt lyft mot ett viss höjd", vilket grundar sig vid bruket från tidiga ångmaskiner till för att lyfta hinkar tillsammans med vätska ifrån översvämmade gruvgångar.
Definitioner
[redigera | redigera wikitext]Inom mekaniken definieras jobb vilket skalärprodukten från enstaka kraft- samt ett avståndsvektorintegrerad ovan enstaka väg eller spår i enlighet med
där s1 existerar banans startpunkt samt s2 existerar banans ändpunkt (se figur 1).
Om kraften F kunna beskrivas vilket gradienten mot enstaka potential, mot modell såsom
där V existerar enstaka potentialfunktion, sägs F existera ett konservativ kraft samt detta från F uträttade arbetet existerar oberoende från vägen mellan start- samt slutpunkt. existerar enstaka potentialfunktion tillgänglig existerar detta möjligt för att direkt nyttja denna i enlighet med
där arbetet existerar skillnader inom potentiell energi. dem elektrostatiska samt gravitationella fälten existerar modell vid liknande konservativa fält.
Om kraften ej existerar konservativ sägs den existera banberoende samt äger ett dissipativ karaktär, detta önskar yttra enstaka större alternativt mindre sektion från arbetet existerar enstaka omvandling mot värme. Friktion existerar en modell vid detta slaget från kraftverkan. ett process vilket innefattar dissipativa krafter existerar irreversibel.
Om kraften existerar konstant samt konservativ (integralen existerar oberoende från vägen), kunna integralen förenklas i enlighet med
där s existerar avståndet |s2 - s1| samt θ existerar vinkeln mellan kraften samt vägen vald liksom vektorn s2 - s1. angående kraften samt vägen äger identisk riktning är kapabel integralen förenklas ytterligare mot
Arbetet räknas tillsammans med indikator liksom beror från kraftens samt rörelsens relativa riktningar. ifall kraften äger enstaka komponent inom rörelsens riktning (-90° < θ < 90°) existerar arbetet positivt samt ifall den besitter enstaka komponent inom motsatt riktning existerar arbetet negativt. Positivt sysselsättning innebär för att energi tillförs detta objekt såsom existerar objekt till kraftverkan samt negativt sysselsättning för att objektet förlorar energi. ifall kraften samt vägens riktningar existerar vinkelräta mot varandra (cos θ = 0) uträttas inget jobb, vilket mot modell gäller på grund av ett rörelse längs enstaka cirkel var kraften existerar riktad radiellt samt vägen existerar tangentiellt riktad.
Termodynamik
[redigera | redigera wikitext]Inom termodynamiken existerar arbetet enstaka processvariabel. Inom en termodynamiskt struktur kunna energi distribueras vid numeriskt värde sätt, endera inom struktur från värme (till modell genom upphettning) alternativt vid mekanisk väg (till modell genom komprimering). eftersom kompressionskraften verkar längs ett väg, existerar den överförda energin enstaka form eller gestalt från jobb. inom båda fallen ändras, inom enlighet tillsammans med termodynamikens inledande huvudsats, den inre energin hos systemet tillsammans med (energiprincipen vid differentialform, var U (tillståndsfunktion) existerar systemets inre energi, Q existerar värmeöverföringen samt W arbetet).
Vridmoment samt rotation
[redigera | redigera wikitext]Ett vridmoment existerar resultatet från numeriskt värde lika samt motsatta krafter (ett kraftpar), likt verkar vid numeriskt värde olika punkter inom ett stel lekamen. Summan från dessa krafter existerar noll, dock deras konsekvens vid kroppen existerar vridmomentet T. Vridmomentets sysselsättning beräknas vilket
där T ⋅ ω existerar kraften ovan tiden Δt . Summan från dessa små mängder jobb på grund av kurera banan på grund av den stela kroppen ger arbetet
Integralen beräknas längs banan på grund av den stela kroppen tillsammans med ett vinkelhastighet ω vilket varierar tillsammans tiden.
Om vinkelhastighetens vektor bibehåller ett konstant riktning, ges den inom formen
där φ existerar vinkeln till vridning kring den konstanta enhetsvektorn S. inom detta fall existerar momentets sysselsättning
där C existerar banan ifrån φ(t1) mot φ(t2). Denna integral beror vid rotationsbanan φ(t) samt existerar därför vägberoende.
Om momentvektorn T existerar parallell tillsammans med vinkelhastighetsvektorn, därför för att
och både vridmoment samt vinkelhastighet existerar konstanta, äger arbetet formen
Resultatet förmå enklare förstås genom för att betrakta detta vridmoment vilket härrör ifrån ett kraft från konstant storlek F, vilken anbringas vinkelrätt mot enstaka hävarm vid avståndet r, såsom framträda inom figuren. Denna kraft kommer för att verka ovan avståndet längs cirkelbågen s = rφ, sålunda arbetet existerar
Introducera vridmoment , till för att erhålla
vilket existerar inom enlighet tillsammans ovanstående.
Endast den sektion från vridmomentet vilket verkar inom vinkelhastighetsvektorns riktning bidrar mot arbetet.
Exempel
[redigera | redigera wikitext]- Kast: enstaka basebollspelare utövar en positivt jobb vid bollen
- Lyft: arbetet likt måste utföras vid ett stationär kropps massa m inom en homogent gravitationsfält tillsammans med gravitationsaccelerationeng, till för att lyfta kroppen sträckan h:
- Rörelse: enstaka massa m ges ett hastighet v:
- Töjning: för att töja en elastiskt objekt (som följer Hookes team, mot modell enstaka fjäder) sträckan s:
- där k existerar fjäderkonstanten
- Elektricitet: nära förflyttning från den positiva laddningen Q ifrån ett punkt mot enstaka ytterligare, mellan vilka spänningen existerar U, måste arbetet
- utföras
- Friktion: inom detta enklaste fallet samt tillsammans makroskopiska kroppar, existerar arbetet produkten från friktionskraften samt sträckan. Detta sysselsättning existerar ett omvandling mot värme inom föremålet samt underlaget