Vad är definitionen av arbete i fysik?

I fysik definieras arbete som en kraft som orsakar rörelse eller förskjutning av ett objekt. Vid konstant kraft är arbete den skalära produkten av kraften som verkar på ett föremål och den förskjutning som orsakas av den kraften. Även om både kraft och förskjutning är vektorkvantiteter, har arbete ingen riktning på grund av arten av en skalprodukt (eller prickprodukt) i vektormatematik. Denna definition överensstämmer med den korrekta definitionen eftersom en konstant kraft integreras bara till kraften och avståndet.

Läs vidare för att lära dig några verkliga exempel på arbete och hur du beräknar mängden arbete som utförs.

Exempel på arbete

Det finns många exempel på arbete i vardagen. Fysikklassrummet noterar några: en häst som drar en plog genom fältet; en far som skjuter en livsmedelsvagn med mittgången i en livsmedelsbutik; en student som lyfter en ryggsäck full av böcker på axeln; en viktlyftare som lyfter en skivstång över huvudet; och en olympian som startade skottet.

Generellt sett måste en kraft utövas på ett föremål som förorsakar att det rör sig. Så, en frustrerad person som skjuter mot en vägg, bara för att uttömma sig själv, gör inget arbete eftersom väggen inte rör sig. Men en bok som faller från bordet och slår i marken skulle betraktas som arbete, åtminstone när det gäller fysik, eftersom en kraft (tyngdkraft) verkar på boken vilket gör att den förskjuts i en nedåtgående riktning.

Vad fungerar inte

Intressant nog kanske en servitör som bär en bricka högt över huvudet, stödd av en arm, när han går i jämn takt över ett rum, kanske tror att han arbetar hårt. (Han kanske till och med svettas.) Men per definition gör han inte några arbete. Det är riktigt att servitören använder våld för att trycka brickan ovanför hans huvud, och även sant flyttar brickan över rummet när servitören går. Men kraften - servitörens lyftning av brickan - gör det inte orsak facket för att flytta. "För att orsaka en förskjutning måste det finnas en komponent av kraft i förskjutningens riktning", konstaterar fysikklassrummet.

Beräknar arbete

Den grundläggande beräkningen av arbetet är faktiskt ganska enkel:

W = Fd

Här står "W" för arbete, "F" är kraften, och "d" representerar förskjutning (eller avståndet objektet rör sig). Fysik för barn ger detta exempelproblem:

En basebollspelare kastar en boll med en kraft på 10 Newton. Bollen går 20 meter. Vad är det totala arbetet?

För att lösa det måste du först veta att en Newton definieras som den kraft som krävs för att ge en massa på 1 kg (2,2 pund) med en acceleration på 1 meter (1,1 meter) per sekund. En Newton förkortas generellt som "N." Så använd formeln:

W = Fd

Således:

W = 10 N * 20 meter (där symbolen "*" representerar tider)

Så:

Arbeta = 200 joule