وقتی یه نیروی خارجی روی یه بدن اعمال میشه و بدن حرکت میکنه، کار مکانیکی انجام میشه. کار به صورت حاصلضرب یه نیروی خارجی و جابجایی بدن، تعریف میشه. ریاضی وار، کار مساوی نیرو (F) در جابجایی (p) هست، یا کار مساوی Fp. واحد کار، نیوتون-متره (Nm) که نشون دهنده واحد نیرو یا نیوتون (N) ضرب در واحد جابجایی یا متر (m)ه. اما چون واحد Nm، واحد گشتاور (تاثیر چرخشی یه نیرو، فصل ۸ رو ببینید) هم هست، واحدی که برای توصیف کار استفاده میشه، ژول نام داره: ۱ ژول مساوی یک Nm کار.
کار توسط هر نیروی اعمالی روی یه بدن، انجام میشه. مثلا، وقتی یه جعبه رو بکند میکنید، نیروی خارجی که شما اعمال میکنید، روی بدن کار انجام میده، و نیروی خارجی اعمال شده توسط جاذبه هم روی بدن کار انجام میده. عموما، تمرکز روی کار تولیدی توسط یکی از نیروهای خارجی اعمالی روی بدن در حال حرکته.
شکل ۱-۷ یه کارمند رو نشون میده که یه جعبه ۱۰۰ نیوتونی رو از روی میز بلند میکنه و تا زمانی که برچسب روش چسبنده بشه، نگهش میداره و بعدش میگذارتش روی میز. جعبه تا ارتفاع ۰/۲ متری سطح میز بلند میشه. میاینگین نیروی اعمالی کارمند، هنگام بلند کردن جعبه، (مرحله صعود)، هنگام نگه داشتن جعبه برای چسباندن برچسب (مرحله نگهداری)، و هنگام پایین آوردن جعبه (مرحله فرود)، ۱۰۰ نیوتونه.
 |
| شکل ۱-۷: یه کارگر، یه جعبه رو بلند میکنه. |
من از کلمه میانگین، برای توصیف نیرو استفاده میکنم چون نیروی خارجی اعمال شده توسط کارمند در هنگام صعود و فرود جعبه فرق میکنه. همونطور که تو فصل ۶ گفتم، یه نیروی نامتعادل خارجی، برای تغییر حرکت یه بدن لازمه. جعبه در حال استراحت روی سطح میزه، وقتی کارمند اونو بلند میکنه، وقتی نگهش میداره و وقتی که دوباره میگذارتش رو میز.
برای حرکت جعبه به سمت بالا، باید یه نیروی خارجی نامتعادل به سمت بالا به جعبه وارد بشه. کارمند باید یه نیروی رو به بالا و بیشتر از مقدار وزن جعبه ایجاد کنه تا یه نیروی نامتعادل به سمت بالا ایجاد شه. برای توقف حرکت به سمت بالا، یه نیروی خارجی نامتعادل باید به سمت پایین به جعبه وارد بشه. کارمند باید نیروی رو به بالای کمتر از وزن جعبه ایجاد کنه تا نیروی نامتعادل رو به پایین ایجاد شه.
برای نگه داشتنجاابه، کارمند باید نیروی رو به بالایی مساوی مقدار وزن جعبه ایجاد کنه تا هیچ نیروی نامتعادل خارجی عمل کننده روی جعبه نباشه.
برای حرکت جعبه به سمت پایین، باید یه نیروی نامتعادل به سمت پایین روی جابه باشه. کارمند باید نیروی رو به بالایی کمتر از وزن جعبه وارد کنه تا نیروی رو به پایین ایجاد شه. در طول این کار، قدر میانگین نیروی اعمال شده به بالا توسط کارمند، مساوی قدر وزن جعبه ست. محاسبه کار مکانیکی اعمال شده روی یه بدن بوسیله نیروی خارجی، نیزمند توضیح نیروی خارجیه (میانگین قدر و جهت) و جابجایی بدن (چقدر دور و تو چه جهتی). مراحل محاسبه کار انجام شده روی جعبه توسط کارمند رو در سه مرحله صعود، نگهداری، و فرود، بهتون نشون میدم:
مرحله صعود: کار مکانیکی روی جعبه توسط کارمند را حساب کنید.
۱. جدول متغیر ها رو تشکیل بدین، مقادیر معلوم و نامعلوم رو پر کنید.
نیروی میانگین (F) مساوی ۱۰۰+ نیوتون (کارمند فقط جعبه رو میکشه بالا)
جابجایی (p) مساوی ۰/۲+ متر (جعبه در مرحله صعود بالا میره)
۲. فرمول مناسب برای کار رو انتخاب کنید، مقادیر معلوم رو جایگزین کنید و حل کنید.
کار مساوی نیرو در جابجایی مساوی (۱۰۰+ نیوتون) در (۰/۲+ متر) مساوی ۲۰+ نیوتون متر مساوی ۲۰+ ژول
کارمند، ۲۰+ ژول کار مکانیکی، در مرحله صعود، روی جعبه انجام داد.
مرحله نگهداری: کار مکانیکی روی جعبه توسط کارمند را حساب کنید.
۱. جدول متغیر ها رو تشکیل بدین، مقادیر معلوم و نامعلوم رو پر کنید.
- میانگین نیرو (F) مساوی ۱۰۰+ نیوتون (کارمند فقط جعبه را به سمت بالا میکشد)
- جابجایی (p) مساوی ۰/۰+ متر (جعبه در این مرحله حرکت نمیکند)
۲. فرمول مناسب برای کار رو انتخاب کنید، مقادیر معلوم رو جایگزین کنید و حل کنید.
کار مساوی نیرو در جابجایی مساوی (۱۰۰+ نیوتون) در (۰/۰ متر) مساوی ۰ نیوتون متر مساوی ۰ ژول
کارمند، ۰ ژول کار مکانیکی، در مرحله نگهداری، روی جعبه انجام داد.
مرحله فرود: کار مکانیکی روی جعبه توسط کارمند را حساب کنید.
۱. جدول متغیر ها رو تشکیل بدین، مقادیر معلوم و نامعلوم رو پر کنید.
- میانگین نیرو (F) مساوی ۱۰۰+ نیوتون (کارمند فقط جعبه را به سمت بالا میکشد)
- جابجایی (p) مساوی ۰/۲- متر (جعبه در مرحله فرود، پایین میاید)
۲. فرمول مناسب برای کار رو انتخاب کنید، مقادیر معلوم رو جایگزین کنید و حل کنید.
کار مساوی نیرو در جابجایی مساوی (۱۰۰+ نیوتون) در (۰/۲- متر) مساوی ۲۰- نیوتون متر مساوی ۲۰- ژول
کارمند، ۲۰- ژول کار مکانیکی، در مرحله فرود، روی جعبه انجام داد.
وقتی جهت نیروی خارجی اعمال شده و جهت جابجایی، یکسان هستند، کار مکانیکی + توسط بدن انجام میشود. وقتی این جهت، مخالف است، کار مکانیکی - توسط بدن انجام میشود.
وقتی یک نیروی خارجی به بدن در حال استراحت، اعمال میشود، کار مکانیکی ای روی بدن انجام نمیشود. یه بدن باید حرکت کند تا کار مکانیکی انجام شود.
هیچ نظری موجود نیست:
ارسال یک نظر