Msogeo wowote wa mwili angani, unaosababisha mabadiliko katika nishati yake yote, unahusishwa na kazi. Katika makala haya, tutazingatia ni kiasi gani hiki, ni kazi gani ya mitambo inapimwa, na jinsi inavyoonyeshwa, na pia tutatatua tatizo la kuvutia juu ya mada hii.
Fanya kazi kama kiasi halisi
Kabla ya kujibu swali la ni kazi gani ya mitambo inapimwa, hebu tufahamiane na thamani hii. Kulingana na ufafanuzi, kazi ni bidhaa ya scalar ya nguvu na vector ya uhamishaji wa mwili ambayo nguvu hii ilisababisha. Kihesabu, tunaweza kuandika usawa ufuatao:
A=(F¯S¯).
Mabano ya mviringo yanaonyesha bidhaa yenye vitone. Kwa kuzingatia sifa zake, fomula hii itaandikwa upya kama ifuatavyo:
A=FScos(α).
Ambapo α iko wapi kati ya nguvu na vekta za kuhamisha.
Kutokana na maneno yaliyoandikwa inafuata kwamba kazi hupimwa kwa Newtons kwa kila mita (Nm). Kama inavyojulikana,kiasi hiki kinaitwa joule (J). Hiyo ni, katika fizikia, kazi ya mitambo inapimwa katika vitengo vya kazi Joules. Joule moja inalingana na kazi kama hiyo, ambayo nguvu ya Newton moja, inayofanya kazi sambamba na harakati ya mwili, husababisha mabadiliko katika nafasi yake katika nafasi kwa mita moja.
Kuhusu uteuzi wa kazi ya mitambo katika fizikia, ikumbukwe kwamba herufi A hutumiwa mara nyingi kwa hili (kutoka kwa Kijerumani ardeit - kazi, kazi). Katika fasihi ya lugha ya Kiingereza, unaweza kupata uteuzi wa thamani hii kwa herufi ya Kilatini W. Katika fasihi ya lugha ya Kirusi, barua hii imehifadhiwa kwa nguvu.
Kazi na nguvu
Kuamua swali la jinsi kazi ya mitambo inavyopimwa, tuliona kuwa vitengo vyake vinalingana na vile vya nishati. Sadfa hii si ya bahati mbaya. Ukweli ni kwamba kiasi cha kimwili kinachozingatiwa ni mojawapo ya njia za udhihirisho wa nishati katika asili. Harakati yoyote ya miili katika uwanja wa nguvu au kutokuwepo kwao inahitaji gharama za nishati. Mwisho hutumiwa kubadilisha nishati ya kinetic na uwezo wa miili. Mchakato wa mabadiliko haya unaangaziwa na kazi inayofanywa.
Nishati ni sifa ya kimsingi ya miili. Imehifadhiwa katika mifumo ya pekee, inaweza kubadilishwa kuwa mitambo, kemikali, mafuta, umeme na aina nyingine. Kazi ni onyesho la kiufundi tu la michakato ya nishati.
Kufanya kazi kwenye gesi
Usemi ulioandikwa hapo juu kufanya kazini ya msingi. Hata hivyo, formula hii inaweza kuwa haifai kwa kutatua matatizo ya vitendo kutoka kwa maeneo tofauti ya fizikia, hivyo maneno mengine yanayotokana nayo hutumiwa. Kesi moja kama hiyo ni kazi iliyofanywa na gesi. Ni rahisi kuhesabu kwa kutumia fomula ifuatayo:
A=∫V(PdV).
Hapa P ni shinikizo katika gesi, V ni ujazo wake. Kujua ni kazi gani ya kimakanika inapimwa, ni rahisi kuthibitisha uhalali wa usemi muhimu, kwa hakika:
Pam3=N/m2m3=N m=J.
Katika hali ya jumla, shinikizo ni kitendakazi cha sauti, kwa hivyo kiunganishi kinaweza kuchukua fomu kiholela. Katika kesi ya mchakato wa isobaric, upanuzi au upungufu wa gesi hutokea kwa shinikizo la mara kwa mara. Katika kesi hii, kazi ya gesi ni sawa na bidhaa rahisi ya thamani P na mabadiliko ya kiasi chake.
Fanya kazi huku ukizungusha mwili kuzunguka mhimili
Harakati za mzunguko zimeenea sana katika asili na teknolojia. Inajulikana na dhana za wakati (nguvu, kasi na inertia). Kuamua kazi ya nguvu za nje ambazo zimesababisha mwili au mfumo kuzunguka karibu na mhimili fulani, lazima kwanza uhesabu wakati wa nguvu. Imehesabiwa hivi:
M=Fd.
Ambapo d ni umbali kutoka kwa vekta ya nguvu hadi mhimili wa mzunguko, inaitwa bega. Torque M, ambayo ilisababisha mzunguko wa mfumo kupitia pembe θ kuzunguka mhimili fulani, hufanya kazi ifuatayo:
A=Mθ.
Hapa Mimeonyeshwa kwa Nm na pembe θ iko katika radiani.
Jukumu la fizikia kwa kazi ya mitambo
Kama ilivyosemwa katika makala, kazi daima hufanywa na nguvu hii au ile. Zingatia tatizo lifuatalo la kuvutia.
Mwili uko kwenye ndege inayoelea kwenye upeo wa macho kwa pembe ya 25o. Kuteleza chini, mwili ulipata nishati ya kinetic. Ni muhimu kuhesabu nishati hii, pamoja na kazi ya mvuto. Uzito wa mwili ni kilo 1, njia iliyosafirishwa nayo kando ya ndege ni mita 2. Ustahimilivu wa msuguano wa kuteleza unaweza kupuuzwa.
Ilionyeshwa hapo juu kuwa ni sehemu tu ya nguvu inayoelekezwa kwenye uhamishaji inafanya kazi. Ni rahisi kuonyesha kwamba katika kesi hii sehemu ifuatayo ya nguvu ya uvutano itafanya kazi pamoja na uhamishaji huo:
F=mgdhambi(α).
Hapa α ni pembe ya mwelekeo wa ndege. Kisha kazi huhesabiwa kama hii:
A=mgdhambi(α)S=19.810.42262=8.29 J.
Yaani mvuto hufanya kazi chanya.
Sasa hebu tubainishe nishati ya kinetiki ya mwili mwishoni mwa mteremko. Ili kufanya hivyo, kumbuka sheria ya pili ya Newton na uhesabu kuongeza kasi:
a=F/m=gsin(α).
Kwa kuwa utelezi wa mwili umeharakishwa sawasawa, tuna haki ya kutumia fomula inayolingana ya kinematic kubainisha wakati wa kusogea:
S=at2/2=>
t=√(2S/a)=√(2S/(gdhambi(α))).
Kasi ya mwili mwishoni mwa mteremko huhesabiwa kama ifuatavyo:
v=at=gsin(α)√(2S/(gsin(α))))=√(2Sgsin(α)).
Nishati ya kinetic ya mwendo wa tafsiri hubainishwa kwa kutumia usemi ufuatao:
E=mv2/2=m2Sgdhambi(α)/2=mSgdhambi(α).
Tulipata matokeo ya kupendeza: ikawa kwamba fomula ya nishati ya kinetiki inalingana kabisa na usemi wa kazi ya mvuto, ambayo ilipatikana mapema. Hii inaonyesha kwamba kazi yote ya mitambo ya nguvu F inalenga kuongeza nishati ya kinetic ya mwili wa sliding. Kwa hakika, kutokana na nguvu za msuguano, kazi A daima hugeuka kuwa kubwa kuliko nishati E.
