Hoe werk te berekenen: 11 stappen (met illustraties)

In de natuurkunde, het concept "Functie" heeft een andere definitie dan die gebruikt in het dagelijks leven. In het bijzonder de term "Functie"Gebruikt wanneer de fysieke kracht ervoor zorgt dat het object bewegen. In het algemeen, als de krachtige kracht het object verreweg maakt, wordt er nog veel werk uitgevoerd. En als de kracht een klein of object is, bewegen zich niet ver weg, dan slechts een kleine baan. De kracht kan worden berekend met de formule:WERK = F × D × COSINE (θ), waarbij f = kracht (in newtons), D = offset (in meters) en θ = de hoek tussen de voedingsvector en de bewegingsrichting.

Stappen

Deel 1 van 3:

De waarde van werk in één dimensie vinden

een. Zoek de richting van de sterkte vector en de bewegingsrichting. Om te starten, is het belangrijk om eerst te bepalen in welke richting het object in beweging is, evenals van waaruit de kracht van toepassing is. Houd er rekening mee dat objecten niet altijd in beweging zijn in overeenstemming met de kracht die aan hen is bevestigd, bijvoorbeeld als u een kleine trolley voor het handvat trekt, dan gebruikt u diagonale sterkte (als u hoger bent dan de winkelwagen). In dit gedeelte zullen we echter omgaan met situaties waarin de kracht (inspanning) en de beweging van het objecthebbenDezelfde richting. Voor informatie over het vinden van een baan wanneer deze onderwerpen niet We hebben een enkele richting, lees hieronder.

Om dit proces eenvoudig te maken om te brengen, laten we het probleem van de taak volgen. Laten we zeggen dat een speelgoedauto rechtstreeks voor hem uitstraalt. In dit geval wijst de sterkte vector en de richting van het treinpunt op dezelfde manier -vooruit. In de volgende stappen zullen we deze informatie gebruiken om te helpen bij het vinden van een taak die wordt uitgevoerd door het object.

2. Zoek de offset van het object. De eerste variabele D of de offset die we nodig hebben voor Formula Work is meestal gemakkelijk te vinden. Offset is slechts een afstand waarnaar de Force het object dwong om van de beginpositie te gaan. In trainingstaken wordt deze informatie meestal gegeven (bekend), of kan deze worden weergegeven (gevonden) van andere informatie in de taak. In het echte leven, alles wat je nodig hebt om de offset te vinden, meten dit de afstand van de objecten van objecten.

Merk op dat de afstandseenheden van de afstand in de meters moeten zijn in de formule voor het berekenen van het werk.

In ons voorbeeld van een speelgoedtrein, stel je dat je het werk hebt gedaan door de trein wanneer het de snelweg passeert. Als het op een bepaald punt begint en op een plaats stopt voor ongeveer 2 meter langs de snelweg, kunnen we gebruiken2 meter Voor onze betekenis "NS" In de formule.

3. Zoek de kracht die op het object wordt toegepast. Zoek vervolgens de hoeveelheid kracht die wordt gebruikt om het object te verplaatsen. Dit is een maat "Kracht" Forces - hoe meer haar waarde, hoe sterker het het object duwt en hoe sneller het zijn beurt versnelt. Als de hoeveelheid kracht niet wordt meegeleverd, kan het worden afgeleid van de massa en de versnelling van verplaatsing (op voorwaarde dat er geen andere tegenstrijdige krachten optreden) met de hulp van Formulaf = M × A.

Houd er rekening mee dat de meeteenheden van de eenheid in Newton moeten zijn om de formule te berekenen.

Stel dat we de hoeveelheid kracht niet kennen. Niettemin laten we dat zeggen Weten, Wat een speelgoedtrein heeft veel van 0,5 kg en die vermogen maakt het versneld met een snelheid van 0,7 meter / seconde. In dit geval kunnen we de waarde vinden door M te vermenigvuldigen M × A = 0.5 × 0.7 = 0.35 Newton.

4. Vermenigvuldig powerp ×. Nadat u de hoeveelheid kracht op uw voorwerp opmerkt, en de afstand waarnaar hij is verplaatst, zal de rest het gemakkelijk maken. Vermenigvuldig deze twee waarden aan elkaar om de waarde van het werk te krijgen.

Het is tijd om ons voorbeeld van de taak op te lossen. Met de waarde van de kracht van 0,35 Newton en de offset-waarde - 2 meter, is ons antwoord een kwestie van eenvoudige vermenigvuldiging: 0.35 × 2 = 0.7 Johley.

Misschien heb u gemerkt dat in de formule in de inleiding wordt getoond, er een extra onderdeel is van de formule: COSINE (θ). Zoals hierboven besproken, worden in dit voorbeeld de stroom en de bewegingsrichting in één richting gebruikt. Dit betekent dat de hoek tussen hen 0 is. Omdat cosinus (0) = 1, moeten we het niet opnemen - we vermenigvuldigen zich gewoon op 1.

vijf. Herinner het antwoord in Joules. In de natuurkunde worden de waarden van werk (en verschillende andere waarden) bijna altijd in een maateenheid gegeven, die Joule wordt genoemd. Eén Joule wordt gedefinieerd als 1 Newton-troepen toegepast door 1 meter, of met andere woorden, 1 Newton × meter. Het is logisch - omdat je de afstand voor kracht vermenigvuldigt, is het logisch dat het antwoord dat je krijgt een maateenheid zal hebben, gelijk is aan het vermenigvuldigen van een eenheid van de waarde van je kracht en afstand.

Houd er rekening mee dat Joule ook een alternatieve definitie heeft - 1 watt vermogen uitgezonden in één seconde. Lees het volgende op een meer gedetailleerde discussie en de verhouding.

Deel 2 van 3:

Berekening van het werk met een hoekige kracht

een. Vind kracht en offset, zoals gewoonlijk. Hierboven hebben we een taak behandeld waarin het object in dezelfde richting beweegt als de kracht die erop is aangepast. In feite gebeurt het niet altijd. In gevallen waarin het vermogen en de beweging van het object zich in twee verschillende richtingen bevinden, moet het verschil tussen deze twee richtingen ook in aanmerking worden genomen in de vergelijking voor het exacte resultaat. Zoek eerst de waarde van de sterkte en verplaatsing van het object, zoals u het gewoonlijk doet.

Laten we eens kijken naar een ander voorbeeld van de taak. Stel in dit geval, denk dat we het speelgoedtrein naar voren trekken, zoals in het voorbeeld van de bovenstaande taak, maar deze keer strekken we ons eigenlijk in een diagonale hoek uit. In de volgende stap zullen we het in aanmerking nemen, maar nu zullen we aan de fundamenten hechten: het verplaatsen van de trein en de grootte van de kracht die erop handelt. Voor onze doeleinden, laten we zeggen, de kracht heeft de omvang10 Newton En dat hij hetzelfde reed 2 meterVooruit als eerder.

2. Vind de hoek tussen de sterkte vector en bewegend. In tegenstelling tot de bovenstaande voorbeelden met kracht, die in een andere richting is dan de beweging van het object, is het noodzakelijk om het verschil tussen deze twee richtingen in de vorm van een hoek ertussen te vinden. Als deze informatie niet aan u wordt verstrekt, moet u mogelijk de hoek meten of deze intrekken uit een andere informatie in de taak.

In ons voorbeeld veronderstelt de taak dat de gebruikte kracht ongeveer 60 boven het horizontale vlak is. Als de trein nog steeds rechtdoor bewegen (d.w.z. horizontaal), zal de hoek tussen de sterkte vector en de treinbeweging gelijk zijn aan 60.

3. Multiply Force × afstand × cosinus (θ). Nadat u de verplaatsing van het object ontdekt, is de hoeveelheid kracht die erop handelt, en de hoek tussen de vector van kracht en zijn beweging, is de oplossing bijna hetzelfde als zonder rekening te houden met rekening. Neem gewoon de cosinus van de hoek (dit vereist mogelijk een wetenschappelijke rekenmachine) en vermenigvuldig het vermenigvuldigen voor kracht en verhuizen om het antwoord op uw taak in Joules te vinden.

Ik lopeer een voorbeeld van onze taak. Met de hulp van de rekenmachine vinden we dat cosine 60 1/2 is. Als we het in de formule inschakelen, kunnen we het probleem oplossen als volgt: 10 Newtones × 2 meter × 1/2 = 10 Johley.

Deel 3 van 3:

Gebruik van de waarde van het werk

een. Verander de formule om de afstand, kracht of hoek te vinden. De formule van het bovengenoemde werk is dat niet eenvoudig De goede baan is ook waardevol om variabelen in de vergelijking te vinden wanneer u de waarde van het werk al kent. Selecteer in deze gevallen gewoon de variabele die u zoekt en de vergelijking oplost in overeenstemming met de belangrijkste regels van Algebra.

Stel dat we bijvoorbeeld weten dat onze trein met geweld in 20 Newton trekt bij een diagonale hoek van meer dan 5 meter om 86.6 Joule-werk uit te voeren. Niettemin kennen we de hoek van de sterkte vector niet. Om een hoek te vinden, markeren we eenvoudig deze variabele en lossen we de vergelijking als volgt op:
86.6 = 20 × 5 × Cosinus (θ)
86.6/100 = cosinus (θ)
Arccos (0.866) = θ = dertig

2. Verdeel de tijd die in beweging wordt doorgebracht om macht te vinden. In de natuurkunde is het werk nauw verwant aan een ander type meting genaamd "stroom". Power is slechts een manier om de hoeveelheid snelheid waarmee het werk in een bepaald systeem voor een lange periode wordt uitgevoerd, te bepalen. Dus om de macht te vinden, hoeft u alleen maar de bewerking te verdelen om het object te verplaatsen voor de tijd die u de beweging wilt voltooien. Krachtmetingen zijn aangewezen in eenheden - W (die gelijk zijn aan ule / seconde).

Stelt bijvoorbeeld voor een voorbeeld van een taak in de bovenstaande stap, stel dat het 5 seconden 5 meter heeft. In dit geval is alles wat u hoeft te doen het werk dat wordt uitgevoerd om het 5 meter te verplaatsen (86.6 J), gedurende 12 seconden om een antwoord te vinden om de stroom te berekenen: 86.6/12 = `7.22 W.

3. Gebruik de TME-formule_I + W_NC = TME_F, geschikt zijn voor mechanische energie in het systeem. Werk kan ook worden gebruikt om de hoeveelheid energie in het systeem te vinden. In de bovenstaande TME-formule_I = Voorletter Volledige mechanische energie in het TME-systeem_F = laatste Volledige mechanische energie in het systeem en w_NC = werk uitgevoerd in communicatiesystemen ten koste van niet-conservatieve krachten.. In deze formule, als de kracht in de bewegingsrichting wordt toegepast, dan is het positief en als het op (tegen) schreeuwt, is het negatief. Merk op dat de horizontale energieën te vinden zijn door formule (½) MV, waarbij m = massa en v = volume.

Bijvoorbeeld, bijvoorbeeld, een taak in twee bovenstaande stappen, veronderstel dat de trein in eerste instantie een totale mechanische energie van 100 J had. Omdat de kracht in de taak de trein trekt in de richting waarin het al is gepasseerd, is het positief. In dit geval, de laatste energie van de trein - TME_I + W_NC = 100 + 86.6 = 186.6 J.

Houd er rekening mee dat niet-conservatieve krachten de krachten zijn die de bevoegdheid om bloot te stellen aan de versnelling van het object hangt af van het pad dat door het object is doorgegeven. Wrijving is een goed voorbeeld - een object dat het korte, directe weg duwde, voelt de gevolgen van wrijving voor een korte tijd, terwijl een object dat in het algemeen een lang, kronkelig pad naar dezelfde eindlocatie heeft geduwd, in het algemeen meer wrijving voelt.

Tips

Als het je lukt om de taak op te lossen, glimlach dan en verheug je voor jezelf!
Train bij het oplossen van zoveel mogelijk taken, het garandeert een volledig begrip.
Blijf oefenen en probeer het opnieuw als je faalt om in de selectie te zijn.
Verken de volgende punten met betrekking tot het werk:

Werk gedaan door geweld kan positief of negatief zijn. (In die zin, de voorwaarden "Positief of negatief" draag je wiskundige betekenis en de gebruikelijke waarde).
Uitgevoerd werk is negatief, wanneer lijdt in de tegenovergestelde richting.
Het uitgevoerde werk is positief wanneer de kracht in de richting van beweging handelt.

Deel in het sociale netwerk: