trabalho figurando: 11 passos (com fotos)

3 partes:Cálculo de trabalho em uma dimensão Cálculo do trabalho quando a força e direção formam um ângulo Usando o valor de trabalho

Na física, a palavra "trabalho" Ele tem um significado diferente do utilizado na conversação diária. Especificamente, o termo trabalho quando uma força faz com que o movimento físico de um objecto é aplicado. Em geral, se uma grande força faz com que um objeto se mover muito longe, isso implica que ele tem feito um monte de trabalho. Por outro lado, se a força é pequena, ou se o objecto não se moveu muito, pouco tem sido feito um trabalho. A força pode ser calculada com a fórmula Trabalho = F × D × Cosine (θ), em que F = força (em Newtons), D = deslocamento (em metros) e θ = o ângulo entre o vector de força e a direcção do movimento.

parte 1Cálculo de trabalho em uma dimensão

Localizar a direcção do vector de força e a direcção do movimento. Para começar, é importante que você pode identificar tanto a direção na qual o objeto está se movendo, como a direção de onde a força é aplicada. Observe que o objeto nem sempre se mover na mesma direção em que a força é aplicada (por exemplo, se você puxar uma carroça e são maiores do que isso, você estará aplicando uma força para a frente para mover). No entanto, nesta seção vamos lidar com situações onde a força e deslocamento do objeto tem o mesmo endereço. Na próxima seção, você encontrará informações sobre como calcular trabalho quando ambos os fatores têm a mesma direção.

Para tornar esse processo mais fácil de entender, vamos continuar com um exemplo. Suponha que um trem de brinquedo puxa para a frente um vagão. Neste caso, tanto o vector de força e a direcção do movimento do trem de ter a mesma direcção (para a frente). Nas etapas a seguir, usamos esta informação para calcular o trabalho realizado sobre o objeto.

É o deslocamento do objecto. A primeira variável que precisamos para a fórmula é "D", ou deslocamento, que normalmente é fácil de encontrar. O deslocamento é simplesmente a distância a que a força se moveu o objecto a partir do seu ponto de partida. Em problemas acadêmicos, esta informação é normalmente fornecido ou pode ser inferida a partir de outras informações no problema. No mundo real, tudo que você tem que fazer para encontrar o deslocamento é para medir a distância do objeto.

Note-se que, ao usar a fórmula de trabalho, as medições de distância deve ser expresso em metros.
Em nosso exemplo, o trem de brinquedo, suponha que estamos calculando o trabalho feito no trem como ele viaja para baixo da pista. Se o seu passeio começa em um ponto e termina em outro localizado a 2 metros, podemos usar 2 metros para o nosso valor "D" na fórmula.

Encontrar a força aplicada ao objeto. Em seguida, encontrar a magnitude da força que provoca o movimento do objecto. Esta é uma medida da "intensidade" de força (quanto maior é a sua grandeza, mais forte empurra o objecto e acelera mais rápido). Se os dados sobre a magnitude da força não é fornecido, pode ser derivada a partir da massa e a aceleração do movimento (assumindo que não há outras forças opostas actuando sobre ele) com a fórmula F = M x A.

Observe que, para usar a fórmula de medições da força de trabalho deve ser expresso em newtons.
No nosso exemplo, vamos supor que nós não sabemos a magnitude da força. No entanto, dizer que nós sabemos que o trem de brinquedo tem uma massa de 0,5 kg, e que as causas da força de acelerar para uma taxa de 0,7 metros / segundo. Neste caso, podemos calcular a magnitude multiplicando M × A = 0,5 × 0,7 = 0,35 Newtons.

Multiplica Força × Distância. Depois de saber a magnitude da força que age sobre o objeto ea distância que isso tenha mudado, o resto é simples. Só multiplica esses dois valores e começar o trabalho.

É hora de resolver o nosso problema exemplo. Com uma força de 0,35 Newtons e uma distância de deslocamento de 2 metros, a nossa resposta é uma simples multiplicação: 0,35 × 2 = 0,7 joules.
Talvez você tenha notado que, na fórmula dada na introdução, há um termo adicional: Cosine (θ). À medida que a força e direcção do movimento tem o mesmo sentido discutido acima, neste exemplo. Isto significa que o ângulo entre eles é 0. Uma vez que o co-seno (θ) = 1, não é necessário incluir-lo (uma vez que se multiplicam apenas por um).

Expresse sua resposta em joules. Em física, valores de trabalho (e muitas outras quantidades) quase sempre expresso em uma unidade chamada de julho. Um efeito de Joule é definido como um newton de força exercida sobre um metro, ou, em outras palavras, um metro Newton ×. Isso faz sentido, porque se você está multiplicando a distância pela força, é lógico que a resposta tem uma unidade de medida equivalente a multiplicar as unidades de força e distância.

Observe que julho tem uma definição alternativa: um watt de potência emitida em um segundo. Leia a seguinte seção para uma discussão mais detalhada da relação de poder e de trabalho.

parte 2Cálculo do trabalho quando a força e direção formam um ângulo

Localizar a força e o deslocamento, como no caso anterior. Na seção anterior, nos deparamos com um problema no qual o objeto se move na mesma direção como a força aplicada a ele. Na verdade, as coisas nem sempre são assim. Nos casos em que a força e o movimento do objecto têm diferentes direcções, a diferença entre estas duas direcções devem ser considerados na equação, para se obter um resultado exacto. Para começar, é o módulo da força e do deslocamento do objecto, como no caso anterior.

Aqui está outro problema, por exemplo. Neste caso, suponha que estão puxando um trem de brinquedo para a frente (como no problema anterior), mas desta vez, realmente, nós estamos puxando para cima em um ângulo diagonal. Na próxima etapa, vamos levar isso em conta, mas por agora, vamos manter o básico: o movimento do trem e da magnitude da força agindo sobre ele. Para os nossos propósitos, vamos supor que a força tem uma magnitude de 10 newtons e que a distância tem sido 2 metros, como no caso anterior.

Determina o ângulo entre o vetor de força e deslocamento. Ao contrário do exemplo anterior, quando uma força é, numa direcção diferente da do movimento do objecto, é necessário determinar o ângulo entre estas duas direcções. Se esta informação não é fornecida, você pode ter que medir ou inferir outros dados sobre o problema.

No nosso exemplo, suponhamos que a força é aplicada a cerca de 60 acima da linha horizontal. Se o trem está se movendo diretamente para a frente (isto é, horizontalmente), o ângulo entre o vetor de força e o movimento do trem é 60.

Multiplica Força × distância × Cosine (θ). Uma vez conhecido o deslocamento do objecto, a magnitude da força que actua sobre ele, e o ângulo entre o vector de movimento e força, a solução deste problema é quase tão fácil como no caso anterior. Simplesmente calcula o co-seno do ângulo (isto pode exigir uma calculadora científica) e multiplicá-lo pela força e deslocamento, para calcular a sua resposta em joules.

Nós resolvemos o problema do nosso exemplo. Usando uma calculadora, verificou-se que o co-seno de 60 é 1/2. Nós substituir os dados na fórmula e calculada da seguinte forma: 10 newtons × 1/2 = 2 metros 10 joules.

parte 3Usando o valor de trabalho

Você pode reverter o trabalho fórmula para calcular a distância, a força ou o ângulo. A fórmula para calcular o trabalho não é apenas útil para o cálculo desta magnitude. Também é útil para calcular qualquer uma das variáveis na equação, quando o valor do trabalho já é conhecido. Nestes casos, simplesmente isola a variável que você deseja calcular e resolver a equação de acordo com as regras algébricas básicas.

Por exemplo, suponha que puxa o trem com 20 newtons de força aplicada em um ângulo diagonal para uma distância de 5 metros, para produzir uma obra de 86,6 joules. No entanto, não sabemos o ângulo do vetor de força. Para calcular o ângulo, apenas a variável isolado e resolver o problema como se segue:
86,6 = 20 x 5 x Cosseno (θ)
86,6 / 100 = Cosine (θ)
ARCCOS (0,866) = θ = 30

Para calcular a energia, dividir o trabalho entre o tempo necessário para realizar o movimento. Na física, o trabalho está intimamente relacionado a outro tipo de medida chamada "poder". O poder é simplesmente uma maneira de quantificar a taxa em que o trabalho é feito em um determinado sistema de tempo. Portanto, para encontrar o poder, você deve dividir o trabalho usado para mover um objeto entre o tempo gasto para completar o movimento. A unidade de medida do poder é o watt (equivalente a joules por segundo).

Por exemplo, o problema da etapa anterior, suponhamos que a mover cinco metros foram usadas para treinar a 12 segundos. Neste caso, o que deve ser feito para calcular a potência é dividir o trabalho feito para mover o trem 5 metros (86,6 joules) entre 12 segundos: 86,6 / 12 = 7,22 watts.

Use a fórmula E_Eu + W_nc = E_F, para calcular a energia mecânica em um sistema. O trabalho também pode ser utilizado para calcular a energia contida dentro de um sistema. Na fórmula acima, E_Eu = A energia mecânica total inicial dentro do sistema, E_F = A energia mecânica total final dentro do sistema, e W_nc = Trabalho realizado no sistema devido às forças de não-conservadoras .. Nesta fórmula, se a força de empurrar na direcção do movimento for positivo, e se empurrar contra ela, é negativo. Note-se que ambas as variáveis de energia pode ser calculado utilizando a fórmula (½) MV onde m = massa e V = volume.

Por exemplo, no problema de dois passos apresentados acima, suponha que o comboio tinha uma energia mecânica inicial de 100 Joules. Uma vez que a força sobre o problema é que puxa o comboio no sentido do seu movimento, isto é positivo. Neste caso, a energia do trem final é E_Eu + W_nc = 100 + 86,6 = 186,6 joules.
Note-se que as forças não conservativas são as forças cujo poder de afectar a aceleração de um objecto depende do caminho seguido por este. O atrito é um bom exemplo destas forças: os efeitos do atrito sobre um objeto em movimento para um caminho curto e reto são mais baixos do que aqueles experimentados por um objeto atinge a mesma posição final, mas um longo caminho e enrolamento.

dicas

Se você conseguir resolver um problema, sorrir e felicitar-se.
Resolver tantos problemas como você pode, isso vai garantir que você entenda completamente o assunto.
Se você não tiver sucesso na primeira tentativa, continue praticando uma e outra vez.
Saiba os seguintes pontos sobre o trabalho:

O trabalho realizado por uma força pode ser positiva ou negativa. (Neste caso, os termos positivos e negativos são utilizados com o seu sentido matemático, não o seu significado todos os dias).
O trabalho feito é negativo quando a força é oposta à direcção do movimento.
O trabalho feito é positiva quando a força é na mesma direcção do movimento.

Trabalho figurando

dicas