물리학에서 기계적 일은 무엇인지, 그 특성과 계산식에 대해 설명합니다. 또한, 어떤 유형이 있고 예를 들어야 합니다.
기계 작업이란 무엇입니까?
~ 안에 물리적 인, 더 구체적으로 나뭇가지 의 역학, 기계적 작업(또는 단순히 일했다)의 행동에 힘 쉬고 있는 몸에 움직임, 생성하기 위해 배수량 몸에 비례 에너지 그것을 움직이는 힘에 투자했습니다. 즉, 기계적 일은 물체에 작용하는 힘에 의해 물체에 전달되는 에너지의 양입니다.
기계 작업은 크기 스칼라, 일반적으로 측정 국제 시스템 (SI)를 통해 줄 또는 줄(J)로 표시되며 문자 W로 표시됩니다(영어에서 일하다, "일했다"). 또한 힘이 물체에 에너지를 전달하는지(positive work) 아니면 빼느냐(negative work)에 따라 양의 일과 음의 일을 이야기하는 경우가 많습니다. 따라서 예를 들어 공을 던지는 사람은 긍정적인 일을 하고 공을 잡는 사람은 부정적인 일을 합니다.
기계 작업의 특성
기계 작업의 특징은 다음과 같습니다.
- 이것은 줄을 통해 측정되는 스칼라 크기(즉, 평방 미터당 킬로그램을 두 번째 제곱으로 나눈 값)로 문자 W로 표시됩니다.
- 그것은 그것을 일으키는 힘에 직접적으로 의존하므로 신체에 기계적 작업이 있으려면 정의된 경로를 따라 신체에 기계적 힘이 가해져야 합니다.
- 현재 언어에서 "작업"이라는 용어는 성능이 일정량의 에너지를 소비하는 기계적 활동을 정의하는 데 사용됩니다.
- 양도 열 (열량 에너지) 에너지 전달로 구성되어 있어도 일의 형태로 간주되지 않습니다.
기계 작업 공식
힘에 의해 움직이는 물체의 일을 계산하는 가장 간단한 공식은 일반적으로 다음과 같습니다.
W = F x d
여기서 W는 한 일, F는 몸체에 작용하는 힘, D는 몸체가 받는 변위 거리입니다.
그러나 힘과 거리는 일반적으로 공간에서 특정 방향이 필요한 벡터 크기로 간주됩니다. 따라서 위의 공식은 다음과 같은 방향을 포함하도록 다시 공식화될 수 있습니다.
W = F x d x cos𝛂
여기서 알파의 코사인(cos𝛂)은 힘이 가해지는 방향과 결과적으로 물체가 움직이는 방향 사이의 각도를 결정합니다.
기계 작업의 종류
기계적 일은 움직이는 물체의 에너지 준위를 더하거나 빼거나 유지하는지에 따라 세 가지 유형이 될 수 있습니다. 따라서 다음과 같이 이야기할 수 있습니다.
- 긍정적인 작업(W > 0). 힘이 해당 물체에 에너지를 제공하여 힘이 가해진 동일한 방향으로 변위를 생성할 때 발생합니다. 예를 들어 클럽으로 공을 쳐서 몇 미터 날아가게 하는 골프 선수나 움직이는 공을 쳐서 공의 궤적을 수정하는 야구 선수를 들 수 있습니다.
- 제로 워크(W = 0). 가해진 힘이 그 과정에서 에너지를 소비하고 있음에도 불구하고 물체에 어떤 변위도 일으키지 않을 때 발생합니다. 이것의 예는 매우 무거운 가구를 1인치도 움직이지 않고 밀고 있는 사람일 것입니다.
- 네거티브 작업(W < 0).적용된 힘이 해당 물체에서 에너지를 빼서 물체가 이미 가져온 움직임에 저항하거나 변위를 감소시킬 때 발생합니다. 예를 들어 야구 선수가 다른 사람이 던진 공을 잡아 자신의 궤적을 계속하지 못하게 하는 경우입니다. 또는 언덕에서 떨어지는 물체 앞에 서서 완전히 멈출 수는 없지만 떨어지는 속도를 늦추는 사람.
기계 작업의 예
기계 작업의 몇 가지 예는 다음과 같습니다.
- 축구 경기에서 주심이 페널티킥을 받고 리오넬 메시가 500N의 힘으로 골문을 향해 공을 차서 지면에 닿지 않고 약 15m 이동하게 한다. 그 골을 넣는 데 얼마나 많은 노력을 기울였습니까?
답: W = F x d 공식을 적용하면 메시가 500N x 15m의 일, 즉 7500J에 해당하는 일을 했다는 것을 알 수 있습니다.
- 기차가 전속력으로 남쪽으로 향하며 선로에 갇힌 자동차를 향해 향합니다. 위험을 깨달은 슈퍼히어로는 기관차 앞에 서서 진행을 멈추기로 한다. 기차에 20,000N의 힘이 실려 있고, 슈퍼히어로는 무적이며, 기관차는 갇힌 차에서 700미터 떨어져 있다는 점을 고려할 때 슈퍼히어로가 기차를 멈추기 위해 해야 할 일은 얼마나 될까요?
답: 기관차를 제동하려면 반대 방향으로 최소 20,000N이 필요하고 슈퍼히어로는 기관차와 갇힌 자동차 사이에 최소 2미터의 여유를 두고 싶어하므로 20,000N x와 동일한 일을 적용해야 한다는 것을 알고 있습니다. 698m, 즉 13,960,000J의 음수 작업입니다.