Darbs

Darbs

Kas ir darbs?

Mēs ikdienā bieži lietojam vārdu “darbs”. Piemēram, mēs teiktu, ka, lai iegūtu labas atzīmes skolā, ir vajadzīgs liels un smags darbs. Fizikā terminam “darbs” ir īpaša nozīme.

Darbs fizikā notiek, kad spēks iedarbojas uz objektu, lai to pārvietotu zināmā attālumā no sākuma punkta (saukts arī par pārvietojumu). Darbs tiek aprēķināts kā spēks reizināts ar attālumu. Darbu aprakstam tiek izmantots šāds vienādojums:
Darbs = spēks * attālums
vai
W = Fd
Kā izmērīt darbu

Standarta darba vienība ir džouls (J). Džouls ir tas pats, kas ņūtonmetrs, kur ņūtons ir spēks, un metrs ir attālums.

Spēks un pārvietošana

Attālums (vai pārvietojums) darbā ir attālums no sākuma punkta līdz beigu punktam. Starplaiku ceļošanas apjomam nav nozīmes. Piemēram, ja pacelat svaru no zemes un pēc tam novietojat to atpakaļ uz zemes, attālums (vai nobīde) ir nulle.

Nevajag mānīties

Darba mērīšana dažreiz var būt sarežģīta. Lai vienādojums W = Fd darbotos, vienādojumā izmantotajam spēkam jābūt spēkam, ko izmanto pārvietojuma vai attāluma izraisīšanai. Atcerieties arī, ka darbs ir noticis, spēks pārvieto objektu. Pretējā gadījumā attālums jeb 'd' formulā ir 0, un darbs būs 0.

Šeit ir daži piemēri:
  • Ja kāds no visa spēka spiež uz sienas, bet siena nekustās, darbs nav noticis. Tas ir tāpēc, ka attālums ir nulle.
  • Ja kāds izmanto spēku, lai turētu akmeni virs galvas, ejot uz austrumiem pāri laukam, darbs nav noticis. Tas ir tāpēc, ka spēks nav tajā pašā virzienā (spēks ir uz augšu) kā klints pārvietotais attālums (uz austrumiem).
  • Ja jūs veicat pilnu spiedienu, paceļot sevi uz augšu un pēc tam atkāpjoties, kopējais darbs ir nulle. Tas ir tāpēc, ka kopējais attālums no sākuma punkta līdz beigu punktam ir nulle.
  • Ja jūs nometat zīmuli, tad ir noticis darbs. Tas ir tāpēc, ka zīmuļa nobīde no rokas uz zemi ir lielāka par nulli un ir vienā virzienā ar spēku, kas iedarbojas uz zīmuli, kas ir gravitācija.
Problēmas piemērs:

Beisbolists met bumbu ar 10 N spēku. Bumba pārvietojas 20 metrus. Kāds ir kopējais darbs?

W = F * attālums
W = 10 N * 20 metri
W = 200 džoulus

Sarežģītākas problēmas

Ja leņķis starp spēku un pārvietošanos nav 0 vai 90 grādi, tiek izmantota sarežģītāka darba formula. Šajā formulā ietilpst leņķis teta (& Theta;), kas ir leņķis starp spēku un pārvietojumu.

W = F * d * cos & Theta;
Gadījumā, ja spēks un pārvietojums ir tieši vienā virzienā theta = 0 un cos & Theta; = 1. Gadījumā, ja spēks neietekmē pārvietojumu un teta = 90 grādi, tad cos & Theta; = 0 un tāpēc darbs = 0.

Interesanti fakti par darbu
  • Darbs ir skalārs lielums, nevis vektora lielums. Tas nozīmē, ka atšķirībā no spēka un ātruma tam nav virziena, ir tikai lielums.
  • Vēl viena darba vienība ir pēdu mārciņa. Viena pēdas mārciņa ir vienāda ar 1,35581795 džouliem.
  • Džoulu izmanto arī kā enerģijas mērvienību.
  • Negatīvs darbs ir tad, kad spēks, kas iedarbojas uz objektu, kavē objekta pārvietošanos.