- Công cơ học là gì?
- Đặc điểm của công việc cơ khí
- Công thức cơ học
- Các loại công việc cơ khí
- Ví dụ về công việc cơ khí
Chúng tôi giải thích công cơ học là gì trong vật lý, các đặc điểm của nó và công thức tính nó. Ngoài ra, những loại nào tồn tại và ví dụ.
Công cơ học là gì?
Trong vật lývà cụ thể hơn trong chi nhánh sau đó cơ khí, có nghĩa là công việc cơ khí (hoặc đơn giản là đã làm việc) đến hành động của một sức mạnh trên một cơ thể ở trạng thái nghỉ ngơi sự chuyển động, để tạo ra một sự dời chỗ trong cơ thể tỷ lệ với Năng lượng đầu tư vào lực di chuyển nó. Nói cách khác, công cơ học là lượng năng lượng được truyền cho một cơ thể bằng một lực tác dụng lên nó.
Công việc cơ khí là kích cỡ vô hướng, thường được đo bằng Hệ thống quốc tế (SI) thông qua joules hoặc joules (J) và được biểu thị bằng chữ W (từ tiếng Anh công việc, "Đã làm việc"). Ngoài ra, chúng ta thường nói về công việc tích cực hoặc tiêu cực phụ thuộc vào việc lực truyền năng lượng cho vật thể (công việc tích cực) hoặc trừ nó đi (công việc tiêu cực). Như vậy, chẳng hạn, ai ném bóng có tác dụng tích cực, trong khi ai bắt được quả bóng sẽ có tác dụng tiêu cực.
Đặc điểm của công việc cơ khí
Công việc cơ khí được đặc trưng bởi:
- Đó là cường độ vô hướng, được đo bằng jun (nghĩa là kilôgam trên mét vuông chia cho bình phương giây) và được biểu thị bằng chữ W.
- Nó phụ thuộc trực tiếp vào lực gây ra nó, để có công cơ học lên một vật thì phải có lực cơ tác dụng lên vật đó theo một đường xác định.
- Trong ngôn ngữ hiện tại, thuật ngữ "công việc" được sử dụng để định nghĩa rằng hoạt động cơ học mà hiệu suất của nó tiêu thụ một lượng năng lượng.
- Sự chuyển giao của nhiệt (năng lượng calo) không được coi là một dạng công việc, mặc dù nó bao gồm sự chuyển giao năng lượng.
Công thức cơ học
Công thức đơn giản nhất để tính công của một vật được chuyển động bởi một lực thường như sau:
W = F x d
Trong đó W là công thực hiện, F là lực tác dụng lên vật, và D là quãng đường dịch chuyển mà vật phải chịu.
Tuy nhiên, lực và khoảng cách thường được coi là cường độ vectơ, đòi hỏi một định hướng nhất định trong không gian. Do đó, công thức trên có thể được định dạng lại để bao gồm định hướng như sau:
W = F x d x cos𝛂
trong đó cosin alpha (cos𝛂) xác định góc giữa hướng tác dụng lực và hướng chuyển động của vật thể.
Các loại công việc cơ khí
Công cơ học có thể có ba loại, tùy thuộc vào việc nó thêm, bớt hoặc duy trì mức năng lượng trong cơ thể chuyển động. Do đó, chúng ta có thể nói về:
- Tích cực làm việc (W> 0). Nó xảy ra khi lực đóng góp năng lượng vào vật thể được đề cập, tạo ra một sự dịch chuyển theo cùng hướng mà lực đã được tác dụng. Ví dụ về điều này sẽ là một người chơi gôn đánh bóng bằng câu lạc bộ và làm cho nó bay vài mét, hoặc một người chơi bóng chày đánh một quả bóng đang chuyển động, điều chỉnh quỹ đạo mà nó có.
- Công việc bằng không (W = 0). Nó xảy ra khi lực tác dụng không tạo ra bất kỳ sự dịch chuyển nào trong vật thể, mặc dù nó đang tiêu thụ năng lượng trong quá trình này. Ví dụ về điều này sẽ là một người đẩy một món đồ nội thất rất nặng mà không làm cho nó di chuyển được một inch.
- Công việc tiêu cực (W <0).Nó xảy ra khi lực tác dụng trừ đi năng lượng của vật thể được đề cập, chống lại chuyển động mà vật thể đó đã mang lại hoặc làm giảm độ dịch chuyển của nó. Ví dụ về điều này sẽ là một cầu thủ bóng chày bắt quả bóng do người khác ném, ngăn anh ta tiếp tục quỹ đạo của mình; hoặc một người đứng trước một vật thể đang rơi xuống đồi và mặc dù không thể ngăn nó lại hoàn toàn nhưng vẫn cố gắng giảm tốc độ rơi của nó.
Ví dụ về công việc cơ khí
Một số ví dụ về công việc cơ khí là:
- Trong một trận đấu bóng đá, trọng tài thực hiện một quả phạt đền và Lionel Messi đá quả bóng về phía khung thành, với lực 500N, khiến nó di chuyển khoảng 15 mét mà không chạm đất. Bạn đã nỗ lực bao nhiêu để ghi được bàn thắng đó?
Trả lời: áp dụng công thức W = F x d, ta có rằng Messi đã làm một công 500N x 15m, tức là một công tương đương 7500 J.
- Một đoàn tàu chạy hết tốc lực về phía nam, hướng tới một chiếc ô tô mắc kẹt trên đường ray. Một siêu anh hùng, nhận ra mối nguy hiểm, quyết định đứng trước đầu máy và ngăn chặn tiến trình của nó. Xét rằng đoàn tàu mang trong mình một lực 20.000 N, siêu anh hùng bất khả xâm phạm và đầu máy cách toa bị mắc kẹt 700 m, thì siêu anh hùng phải làm bao nhiêu việc để ngăn chặn nó?
Trả lời: Vì để hãm đầu máy theo chiều ngược lại cần ít nhất 20.000 N, và siêu nhân muốn để lại khoảng cách giữa đầu máy và toa bị kẹt ít nhất là 2m nên ta biết rằng anh ta phải ứng công bằng 20.000 N x 698 m, tức là một công âm 13,960,000 J.