El trabajo en física es un valor que se encuentra multiplicando el módulo de la fuerza que mueve el cuerpo por la distancia que se ha movido. En el artículo, consideraremos en detalle las situaciones en las que el cuerpo se mueve y permanece inmóvil. Aprendamos la fórmula del trabajo y sus unidades de medida.
Fuerzas que actúan sobre un cuerpo
Imaginemos que tenemos un hilo del que está suspendido un cuerpo. Desde el lado del hilo, la fuerza elástica del hilo actúa sobre él, lo denotaremos F. El cuerpo está inmóvil, digamos que unimos el hilo a un trípode. ¿Es necesario hacer algo para mantener este estado indefinidamente? No. Aunque hay una fuerza que actúa sobre el cuerpo, este no se mueve.
Trabajo en física: ¿qué es? Antes de responder a esta pregunta, considere la situación. Supongamos que un cuerpo se mueve, pero ninguna fuerza actúa sobre él. Por ejemplo, si es una pelota en el espacio exterior lejano, lejos de todas las estrellas y galaxias. Entonces la fuerza de su atracción será despreciable. Dibuja un diagrama.
El cuerpo se ha movido una cierta distancia s, pero no hay fuerza (F=0). Es necesariotomar alguna medida para mantener el cuerpo en movimiento? No. Este estado se puede mantener indefinidamente. Este es un movimiento rectilíneo uniforme en ausencia de fuerzas que actúen sobre el cuerpo.
Fuerza que produce trabajo mecánico
Y ahora la situación es fundamentalmente diferente. Levantaremos la misma bola. Sobre él actúa una fuerza, se aplica al cuerpo desde el lado de la cuerda. Denotamos la cantidad de movimiento de la pelota con la letra s, y la fuerza - F. ¿Se elevará la pelota? No, algo tiene que levantarlo. Por ejemplo, un motor eléctrico debe funcionar en alguna parte. Pero para que funcione, debe caer agua de la presa, lo que provoca la rotación de la turbina a la que está conectado el generador. A través de la línea eléctrica se debe transmitir energía al motor, y este debe trabajar y levantar la carga. Es decir, el movimiento no puede realizarse por sí mismo.
Los físicos dicen que en los dos primeros casos la fuerza no realiza trabajo mecánico. En el tercer caso, el trabajo está hecho. ¿Por qué es producido? Fuerza F. En física, el trabajo es una cantidad. Y si es así, entonces puede cambiar hacia arriba y hacia abajo. Es fácil adivinar que si la fuerza aumenta y el cuerpo se mueve la misma distancia, entonces el trabajo de esta fuerza será mayor. ¿Cómo se puede aumentar la fuerza? Por ejemplo, tomar una pelota es el doble de difícil. Entonces el trabajo se duplicará. Por lo tanto, el trabajo realizado por una fuerza es proporcional a la magnitud de la fuerza. Esta es la ley.
Fórmula de trabajo mecánico
Imaginemos que necesitamos elevar la misma pelota no 50 cm, sino 100 cm.haz el trabajo de levantarlo primero a la primera mitad de la distancia, y luego a la segunda. Cada vez se hará el mismo trabajo, pero el trabajo total será el doble. Esto significa que el trabajo es directamente proporcional a la distancia recorrida por el cuerpo. Por lo tanto, los físicos acordaron denotar el valor de Fs con la letra A y llamarlo trabajo de fuerza. La expresión Fs será directamente proporcional a la fuerza y desplazamiento del cuerpo.
A=Fs es la fórmula para trabajar en física. A es el valor deseado de la fuerza aplicada al cuerpo, y s es la trayectoria recorrida por el cuerpo. Sin embargo, hay situaciones en las que se aplica una fuerza al cuerpo, pero no se mueve. En nuestro tercer caso, el cuerpo se mueve en la misma dirección en que se aplica la fuerza. Por tanto, sería más exacto decir que s es el desplazamiento del cuerpo en la dirección de la fuerza. Formulemos una definición: el trabajo en física es una cantidad igual al producto del módulo de fuerza y el desplazamiento del cuerpo en la dirección de la fuerza.
Unidades de medida
Veamos la fórmula definitoria A=Fs. [A]=Nm=J. N es newtons, J es julios. ¿Cómo entender qué es 1 julio? Dibujemos un diagrama que muestre una fuerza que realiza un trabajo de un julio.
La figura muestra la posición inicial y final del cuerpo. Lo movimos a una distancia de 1 m. Al moverse, se aplicó una fuerza de un newton al cuerpo. A \u003d 1 N1 m \u003d 1 J. Es decir, un julio es el trabajo realizado por una fuerza de un newton cuando un cuerpo se mueve a una distancia de 1 m en la dirección de la fuerza.
Un julio es una pequeña cantidad de trabajo. elevar1 kg de peso por 10 cm, debe trabajar en 1 julio. Para elevarlo a un metro de altura, necesitas hacer un trabajo de 10 julios. Si hablamos del trabajo de las grúas, levantan toneladas por decenas de metros. Por lo tanto, también se utilizan otras unidades de medida de trabajo: kilojulios, megajulios, etc. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10 ^ 6 J. El motor pone en movimiento la manecilla del reloj de pared. Trabaja mucho menos de un julio. Se mide en milijulios. 1 mJ=0,001 J. También hay microjulios. 1 μJ=110^-6 J.
