Mechanická práca nie je to, čo si myslíte

Čo je práca, každý vie. Dokonca aj deti pracujú v materskej škole - deti. Všeobecne prijatý, každodenný pojem však zďaleka nie je ten istý ako koncept mechanickej práce vo fyzike. Napríklad muž stojí a drží v ruke vrece. V bežnom zmysle, on robí svoju prácu, drží zaťaženie. Z pohľadu fyziky však neurobí nič podobné. Čo sa deje?

Keď sa objavia takéto otázky, je čas pripomenúť si definíciu. Keď pôsobí na predmet objekt a jeho telo sa pohybuje pod ním, vykoná sa mechanická práca. Táto hodnota je úmerná dráhe prejdenému telom a aplikovaná sila. Existuje tiež ďalšia závislosť na smere pôsobenia sily a smeru pohybu tela.

Preto sme zaviedli takú koncepciu ako mechanická práca. Fyzika definuje to ako výsledok veľkosti sily a posunu vynásobenej kosínom uhla, ktorý existuje v najbežnejšom prípade medzi nimi. Napríklad, môžete zvážiť niekoľko prípadov, ktoré vám umožnia lepšie vedieť, čo to znamená.

Kedy mechanická práca zlyhá? Tam je nákladný automobil, tlačíme ho, ale nehýbe sa. Sila je aplikovaná, ale nedochádza k žiadnemu pohybu. Vykonaná práca je nulová. A tu je ďalší príklad - mama nosí dieťa na invalidnom vozíku, v tomto prípade je práca vykonaná, silou je aplikovaná, kočík je presunutý. Rozdiel v oboch opísaných prípadoch je prítomnosť posunutia. Preto sa práca vykonáva (napríklad s kočíkom) alebo sa nevykonáva (príklad s vozíkom).

Iný prípad - chlapec na bicykli zrýchlil a ticho valí po ceste, pedál sa nezvratne. Je práca prebiehať? Nie, aj keď existuje pohyb, ale neexistuje žiadna aplikovaná sila, pohyb sa vykonáva zotrvačnosťou.

Ďalší príklad - kôň nesie vozík, na ňom sedí vodič. Robí prácu? Pri pohybe je aplikovaná sila (hmotnosť vodiča ovplyvňuje vozík), ale práca sa nevykonáva. Uhol medzi smerom pohybu a smerom pôsobenia sily je 90 stupňov a kosinus uhla 90 stupňov je nulový.

Tieto príklady nám umožňujú pochopiť, že mechanická práca nie je len produktom dvoch množstiev. Musí tiež brať do úvahy, ako sú tieto množstvá nasmerované. Ak sa smer jazdy a smer pôsobenia sily zhodujú, výsledok bude pozitívny, ak je smer pohybu v protiklade so smerom pôsobenia sily, výsledok bude negatívny (napríklad práca vykonaná trecou silou pri pohybe zaťaženia).

Okrem toho je potrebné vziať do úvahy, že sila pôsobiaca na telo môže byť výsledkom niekoľkých síl. Ak je to tak, potom práca všetkých síl aplikovaných na telo sa rovná práci vykonanej výslednou silou. Práca sa meria v jouloch. Jeden joule sa rovná práci vykonanej silou v jednom Newtone, keď sa telo pohybuje o jeden meter.

Z uvedených príkladov možno vyvodiť extrémne zvedavý záver. Keď sme sa pozreli na vodiča na vozíku, bolo rozhodnuté, že nedopúšťa prácu. Práca sa vykonáva vo vodorovnej rovine, pretože tam je pohyb. Situácia sa však mierne zmení, keď zoberieme do úvahy chodca.

Pri chôdzi ťažisko osoby nehybne zostáva, pohybuje sa vo vertikálnej rovine a preto funguje. A keďže je pohyb namierený proti sily príťažlivosti, práca sa vyskytne proti smeru pôsobenia gravitácie. Nechajte pohyb a malú, ale s dlhou prechádzkou telo bude musieť urobiť ďalšiu prácu. Takže správna chôdza znižuje túto mimoriadnu prácu a znižuje únavu.

Po analýze niekoľkých jednoduchých životných situácií vybraných ako príklady a pomocou znalostí toho, čo je mechanická práca, sme skúmali základné situácie jej prejavu, ako aj kedy a akú prácu robíme. Stanovili, že taká koncepcia ako práca v každodennom živote a vo fyzike má inú povahu. A bolo zavedené pomocou fyzických zákonov, že nesprávna chôdza spôsobuje ďalšiu únavu.