ทุกคนเข้าใจดีว่างานเป็นกิจกรรมทางสังคมของคนๆหนึ่งที่เขาต้องการเพื่อให้แน่ใจว่ามีอยู่จริง อย่างไรก็ตาม ในวิชาฟิสิกส์ ยังมีแนวคิดที่คล้ายกันซึ่งมีความหมายแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ฟิสิกส์คืออะไร บทความนี้มีคำตอบ
ทำงานเป็นปริมาณจริง
เมื่อตอบคำถามว่าวิชาฟิสิกส์คืออะไร ควรชี้แจงว่านี่คือพลังงานที่ใช้ไปกับการกระทำใดๆ ตัวอย่างเช่น บุคคลขนถ่ายของจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ในขณะที่เขาทำงานกับแรงเสียดทาน หากบุคคลนี้เริ่มยกของขึ้น งานของเขาจะมุ่งเป้าไปที่การเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก อีกตัวอย่างหนึ่ง: แก๊สใต้ลูกสูบอันเป็นผลมาจากความร้อนเริ่มเพิ่มปริมาตร ซึ่งในกรณีนี้ก็บอกว่ามันใช้งานได้ดี
ในทุกกรณีข้างต้น มีคุณลักษณะทั่วไปอย่างหนึ่ง: งานแตกต่างจากศูนย์เฉพาะเมื่อมีการเคลื่อนไหวทางกลของวัตถุหรือชิ้นส่วนบางประเภทเท่านั้น(การเคลื่อนไหวของคนงานพร้อมบรรทุก, การขยายตัวของแก๊ส).
ดังนั้น งานจึงเป็นกระบวนการของการถ่ายโอนพลังงานจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งสำหรับร่างกายที่กำหนด ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ร่างกายนี้เปลี่ยนตำแหน่งในอวกาศ
สูตรการทำงาน
ตอนนี้เรามาดูวิธีการคำนวณมูลค่าเชิงปริมาณภายใต้การศึกษากัน การถ่ายโอนพลังงานระหว่างสถานะต่าง ๆ เป็นไปได้ก็ต่อเมื่อมีแรงบางอย่างอยู่ นี่อาจเป็นความพยายามทางกายภาพของมือและเท้าของมนุษย์ แรงของเครื่องจักร แรงดันที่สร้างขึ้น ซึ่งแปลงเป็นแรงได้ง่าย ในกรณีของการเผาไหม้เชื้อเพลิงในกระบอกสูบ แรงเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของมอเตอร์ไฟฟ้า และ เป็นต้น
สูตรต่อไปนี้จะตอบคำถามวิธีการหางานฟิสิกส์:
A=(F¯l¯)
งาน A คือปริมาณสเกลาร์ ในขณะที่แรง F¯ และการกระจัด l¯ คือปริมาณเวกเตอร์ นั่นคือเหตุผลที่สูตรคำนวณ A ใช้วงเล็บแสดงว่าเรากำลังพูดถึงผลคูณสเกลาร์ของเวกเตอร์ ในรูปแบบสเกลาร์ นิพจน์ข้างต้นสามารถเขียนใหม่ได้ดังนี้:
A=Flcos(φ)
ที่นี่ φ คือมุมระหว่างเวกเตอร์แรง F¯ และการกระจัด l¯
เนื่องจากการกระจัดมีหน่วยเป็นเมตรและแรงมีหน่วยเป็นนิวตัน หน่วยของการทำงานคือนิวตันต่อเมตร (Nm) หน่วย SI มีชื่อของตัวเองว่าจูล (J) ปรากฎว่างานของ 1 J สอดคล้องกับแรง 1 N ซึ่งเคลื่อนที่ไปตามทิศทางการกระจัดกระจายตัวโดย1 เมตร
งานแก๊ส
เราวิเคราะห์คำถามว่างานกลคืออะไรในวิชาฟิสิกส์ และให้สูตรที่คำนวณได้ อย่างไรก็ตาม ในกรณีของการขยายตัวของแก๊ส จะใช้นิพจน์อื่น
สมมติว่าเรามีระบบแก๊สที่เติมปริมาตร V1 และอยู่ภายใต้ความกดดัน P. ปล่อยให้ปริมาตรของมันเปลี่ยนไปอันเป็นผลมาจากอิทธิพลภายนอกหรือภายในบางอย่างที่มีต่อระบบ และเท่ากับ V2 จากนั้นการทำงานของแก๊ส A สามารถกำหนดได้โดยสูตรต่อไปนี้:
A=∫V(P(V)dV)
หากคุณพล็อตฟังก์ชัน P(V) ในแกน P-V พื้นที่ใต้เส้นโค้งจะเป็นตัวเลขเท่ากับ A
ในกรณีของกระบวนการไอโซบาริก (P=const) สำหรับก๊าซในอุดมคติ คำตอบสำหรับคำถามเกี่ยวกับวิธีการหางานในวิชาฟิสิกส์จะเป็นนิพจน์ง่ายๆ ดังต่อไปนี้:
A=P(V2-V1)
หากเป็นผลมาจากกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ ปริมาตรของก๊าซไม่เปลี่ยนแปลง งานของมันจะเท่ากับศูนย์ ถ้า V2>V1 แล้วแก๊สจะทำงานเป็นบวกถ้า V1>V 2 แล้วก็ลบ
ช่วงเวลาแห่งพลัง
โมเมนต์ของแรงเป็นปริมาณจริง ซึ่งแสดงโดยสูตรต่อไปนี้:
M=[F¯r¯]
นั่นคือ M เท่ากับผลคูณเวกเตอร์ของแรง F และเวกเตอร์รัศมี r รอบแกนของการหมุน โมเมนต์ของแรงแสดงเป็น Nm.
โมเมนต์แห่งแรงในวิชาฟิสิกส์คืออะไร? สำหรับคำถามนี้สูตรต่อไปนี้จะตอบ:
A=Mθ
ความเสมอภาคนี้หมายความว่าหากช่วงเวลาที่ M กระทำต่อระบบทำให้แกนหมุนรอบแกนเป็นมุม θ ก็จะทำงาน A มุม θ ในที่นี้ต้องแสดงเป็นเรเดียนจึงจะได้งาน เป็นจูล
การคำนวณการทำงานของโมเมนต์แรงมีบทบาทสำคัญในระบบกลไกทั้งหมดที่มีการหมุน เช่น ล้อ เกียร์ เพลา และอื่นๆ
งานของแรงโน้มถ่วง
เมื่อคิดว่างานฟิสิกส์คืออะไร มาคำนวณค่าแรงโน้มถ่วงกัน สมมุติว่าวัตถุมวล m ตกจากที่สูง h เนื่องจากแรงโน้มถ่วง F กระทำในแนวตั้งลง จึงทำงานในเชิงบวก ถูกกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้:
A=ม.ก.ชม., โดยที่ F=mg
จำนวนมากในสูตรที่ได้รับสำหรับค่า A สามารถเห็นการแสดงออกของพลังงานศักย์ของร่างกายในสนามแรงโน้มถ่วง ในช่วงที่ร่างกายทรุดโทรม แรงโน้มถ่วงจะทำงานในการถ่ายโอนพลังงานศักย์ของร่างกายไปสู่พลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่