Im PhysikArbeit ist definiert als Macht Verursachen der Bewegung - oder Verschiebung - eines Objekts. Bei einer konstanten Kraft ist Arbeit das Skalarprodukt der auf ein Objekt einwirkenden Kraft und der durch diese Kraft verursachten Verschiebung. Obwohl sowohl Kraft als auch Verschiebung sind Vektor Mengen, Arbeit hat keine Richtung aufgrund der Natur eines Skalarprodukts (oder Punktprodukts) in Vektormathematik. Diese Definition stimmt mit der richtigen Definition überein, da sich eine konstante Kraft lediglich in das Produkt aus Kraft und Abstand integriert.
Lesen Sie weiter, um einige Beispiele aus der Praxis zu erfahren und um zu erfahren, wie viel Arbeit ausgeführt wird.
Arbeitsbeispiele
Es gibt viele Beispiele für Arbeit im Alltag. Das Physik-Klassenzimmer stellt einige fest: ein Pferd, das einen Pflug durch das Feld zieht; ein Vater schob einen Einkaufswagen den Gang eines Lebensmittelladens hinunter; eine Studentin, die einen Rucksack voller Bücher auf ihre Schulter hebt; ein Gewichtheber, der eine Langhantel über seinen Kopf hebt; und ein Olympianer, der den Kugelstoßen startet.
Im Allgemeinen muss eine Arbeit auf ein Objekt ausgeübt werden, damit es sich bewegt. Eine frustrierte Person, die gegen eine Wand drückt, nur um sich selbst zu erschöpfen, macht keine Arbeit, weil sich die Wand nicht bewegt. Aber ein Buch, das von einem Tisch fällt und auf den Boden trifft, würde zumindest in Bezug auf die Physik als Arbeit angesehen werden, weil eine Kraft (Schwere) wirkt auf das Buch ein und bewirkt, dass es nach unten verschoben wird.
Was funktioniert nicht?
Interessanterweise könnte ein Kellner, der ein Tablett hoch über dem Kopf trägt und von einem Arm gestützt wird, während er mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch einen Raum geht, denken, dass er hart arbeitet. (Er könnte sogar schwitzen.) Aber per Definition tut er es nicht irgendein Arbeit. Es stimmt, der Kellner drückt das Tablett mit Gewalt über seinen Kopf, und auch, das Tablett bewegt sich durch den Raum, während der Kellner geht. Aber die Kraft - das Anheben des Tabletts durch den Kellner - tut es nicht Ursache das Tablett zu bewegen. "Um eine Verschiebung zu verursachen, muss eine Kraftkomponente in Richtung der Verschiebung vorhanden sein", bemerkt The Physics Classroom.
Arbeit berechnen
Die grundlegende Berechnung der Arbeit ist eigentlich ganz einfach:
W = Fd
Hier steht "W" für Arbeit, "F" ist die Kraft und "d" steht für die Verschiebung (oder die Entfernung, die das Objekt zurücklegt). Physik für Kinder gibt dieses Beispielproblem:
Ein Baseballspieler wirft einen Ball mit einer Kraft von 10 Newton. Der Ball bewegt sich 20 Meter. Was ist die Gesamtarbeit?
Um es zu lösen, müssen Sie zuerst wissen, dass ein Newton als die Kraft definiert ist, die erforderlich ist, um eine Masse von 1 Kilogramm (2,2 Pfund) mit einer Beschleunigung von 1 Meter (1,1 Yards) pro Sekunde bereitzustellen. Ein Newton wird im Allgemeinen als "N" abgekürzt. Verwenden Sie also die Formel:
W = Fd
Somit:
W = 10 N * 20 Meter (wobei das Symbol "*" die Zeiten darstellt)
So:
Arbeit = 200 Joule
EIN Joule, ein Begriff, der in der Physik verwendet wird, entspricht der kinetischen Energie von 1 Kilogramm, die sich mit 1 Meter pro Sekunde bewegt.