הגדרת עבודה בפיזיקה

בתוך פיזיקה, עבודה מוגדרת כ כוח גרימת תנועה - או עקירה - של אובייקט. במקרה של כוח קבוע, העבודה היא התוצר הסקלרי של הכוח הפועל על חפץ והעקירה הנגרמת על ידי אותו כוח. אם כי גם כוח וגם עקירה הם וקטור כמויות, לעבודה אין כיוון בגלל אופיו של מוצר סקלרי (או מוצר נקודה) ב מתמטיקה וקטורית. הגדרה זו תואמת את ההגדרה הראויה מכיוון שכוח קבוע משתלב רק לתוצר של הכוח והמרחק.

המשך לקרוא כדי ללמוד כמה דוגמאות מהחיים האמיתיים לעבודה, כמו גם כיצד לחשב את כמות העבודה שמתבצעת.

ישנן דוגמאות רבות לעבודה בחיי היומיום. כיתת הפיזיקה מציין כמה: סוס מושך מחרשה בשדה; אבא דוחף עגלת מכולת במעבר של חנות מכולת; סטודנטית שמרימה תרמיל מלא ספרים על כתפה; מרים משקולות שמרימים משקולת מעל ראשו; ואולימפיאן משגר את הכדור.

באופן כללי, כדי שעבודה תתרחש, יש להפעיל כוח על עצם הגורם לו לנוע. אז אדם מתוסכל שדוחף אל הקיר, רק כדי למצות את עצמו, אינו עושה שום עבודה מכיוון שהקיר אינו זז. אבל, ספר שנופל מהשולחן ופוגע בקרקע ייחשב לעבודה, לפחות מבחינת הפיזיקה, מכיוון שכוח (כוח משיכה) פועל על הספר וגורם לעקירתו לכיוון מטה.

מעניין שמלצר הנושא מגש גבוה מעל ראשו, נתמך בזרוע אחת, כשהוא צועד בקצב קבוע על פני חדר, עשוי לחשוב שהוא עובד קשה. (יתכן שהוא אפילו מזיע.) אבל בהגדרה, הוא לא עושה כל עבודה. נכון, המלצר משתמש בכוח כדי לדחוף את המגש מעל ראשו, וגם נכון, המגש נע על פני החדר כשהמלצר הולך. אבל, הכוח - הרמת המלצר של המגש - לא גורם המגש לזוז. "בכדי לגרום לעקירה חייב להיות מרכיב כוח בכיוון העקירה", מציין כיתת הפיזיקה.

החישוב הבסיסי של העבודה הוא למעשה די פשוט:

W = Fd

כאן, "W" מייצג עבודה, "F" הוא הכוח, ו- "d" מייצג תזוזה (או המרחק שהאובייקט עובר). פיזיקה לילדים נותן בעיה דוגמה זו:

שחקן בייסבול זורק כדור עם כוח של 10 ניוטונים. הכדור נוסע 20 מטר. מה העבודה הכוללת?

כדי לפתור אותה, ראשית עליך לדעת שניוטון מוגדר ככוח הדרוש כדי לספק מסה של 1 קילוגרם (2.2 פאונד) עם תאוצה של מטר (1.1 יארד) לשנייה. בדרך כלל מקוצר ניוטון כ- "נ." אז, השתמש בנוסחה:

W = Fd

לכן:

W = 10 N * 20 מטר (שם הסמל "*" מייצג זמנים)

כך:

עבודה = 200 ג'ול

א ג'ול, מונח המשמש בפיזיקה, שווה לאנרגיה הקינטית של קילוגרם אחד הנע בגובה מטר לשנייה.