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La distanza deve essere visualizzata in metri (unità SI). Nel nostro esempio del treno, determiniamo il lavoro svolto sul treno mentre si muove lungo il binario. Se il punto iniziale è posto a 0, e il punto finale a 2 metri, allora diciamo che lo spostamento D è uguale a 2 metri. 
Si noti che l`unità di forza è il Newton. Supponiamo di non conoscere l`entità della forza in questo esempio. Ma sappiamo che la massa del treno è pari a 0,5 kg e che la forza lo fa accelerare a 0,7 m/s. In questo caso possiamo trovare la dimensione usando M x A = 0,5 x 0,7 = 0,35 Newton. 
Ora è il momento di risolvere il problema reale. Con un valore per la forza di 0,35 Newton e un valore per lo spostamento di 2 metri, la risposta diventa: 0,35 × 2 = 0,7 joule. Avrai notato che nella formula indicata nell`introduzione c`è una parte aggiuntiva: cos(θ). Come accennato in precedenza, la forza e la direzione del movimento sono le stesse. Ciò significa che l`angolo tra loro è uguale a 0. Poiché cos(0) = 1, non abbiamo bisogno dell`angolo, perché è uguale a 1. 
Si noti che esiste un`espressione alternativa per i joule; 1 Watt al secondo. Vedi sotto per un trattamento più dettagliato del potere in relazione al lavoro. 
Nel nostro problema di esempio, diciamo che la forza viene applicata da un angolo di 60 gradi rispetto all`orizzontale. Se il treno si sta ancora muovendo orizzontalmente, l`angolo tra lo spostamento del treno e la forza è uguale a 60. 
Ora risolviamo il problema del campione. Usando una calcolatrice determiniamo che cos 60 è uguale a 1/2. Inserisci questo nella formula e quindi possiamo risolvere: 10 Newton × 2 metri × 1/2 = 10 joule. 
Supponiamo, sulla base dell`esempio precedente, che ci siano voluti 12 secondi per spostare il treno di 5 metri. In tal caso, dividiamo il lavoro svolto (86,6 joule) per il tempo (12 secondi) per trovare la risposta. Quindi la potenza è: 86,6/12 = `7,22 watt. 
Ad esempio, nel problema di esempio due passaggi precedenti, possiamo supporre che il treno avesse in linea di principio un`energia meccanica totale di 100 joule. Poiché la forza traina il treno in questo esempio, nella direzione del movimento, è positiva. L`energia del treno è TMEio + wnc = 100 + 86,6 = 186, joule. Si noti che le forze non conservative sono quelle forze in cui la potenza richiesta per accelerare un oggetto dipende dal percorso dell`oggetto. L`attrito è un buon esempio; un oggetto spinto lungo un breve percorso rettilineo fino a un certo punto subirà in media meno attrito di un oggetto spinto lungo un percorso tortuoso più lungo fino allo stesso punto finale del percorso breve.
Calcola il lavoro
Contenuto
In fisica, significa "lavoro duro e faticoso" qualcosa di completamente diverso dal discorso di tutti i giorni. Per essere precisi, il termine "lavoro duro e faticoso" usato quando una forza fisica fa muovere un oggetto. In generale, maggiore è lo spostamento di una data forza, maggiore è il lavoro svolto. Il lavoro può essere calcolato con la formula Lavoro = F × D × cos(θ), dove F = forza (in newton), D = spostamento (in metri) e θ = l`angolo tra la forza del vettore e la direzione del moto.
Passi
Parte 1 di 3: Determinazione del lavoro in una dimensione
1. Determinare la direzione della forza e la direzione del movimento. Per cominciare, è importante determinare sia la direzione della forza che quella dell`oggetto. Ricorda che gli oggetti non si muovono sempre nella stessa direzione della forza applicata su di essi; ad esempio, se si tira un piccolo carrello per la maniglia, si applica una forza diagonale su di esso (se si è più alti di quanto sia alto il carrello) per spostarlo in avanti. In questa sezione ci occupiamo di situazioni in cui forza e movimento "bene" andando nella stessa direzione. Per informazioni su come calcolare la manodopera in questo modo "non" in tal caso, puoi leggere di più di seguito.
- Per chiarire questo, elaboreremo il seguente problema. Supponiamo che un trenino sia trainato da una locomotiva. In questo caso, sia il vettore della forza che la direzione del movimento del treno sono uguali tra loro; inoltrare. Nei prossimi passi utilizziamo queste informazioni per calcolare il lavoro svolto dalla locomotiva.
2. Determina lo spostamento dell`oggetto. La prima variabile di cui abbiamo bisogno per la formula del lavoro è D, o spostamento, che di solito è facile da trovare. Lo spostamento è la distanza in cui un oggetto viene spostato, in linea retta. Nei problemi scientifici, questa informazione viene solitamente data, oppure è possibile dedurla dai dati. Nel mondo reale, puoi trovare lo spostamento misurando la distanza tra il punto iniziale e quello finale (non lungo il percorso percorso, ma "in linea d`aria").
3. Determina la forza esercitata sull`oggetto. Quindi determinare l`entità della forza utilizzata per far muovere l`oggetto. Questa è una misura per il "dimensione" della forza; maggiore è la forza, maggiore sarà l`accelerazione dell`oggetto. Se l`entità della forza non è data, puoi ricavarla dalla massa e dall`accelerazione dell`oggetto (supponendo che non ci siano altre forze da considerare) secondo la formula F = M xA.
4. Moltiplica la potenza per la distanza. Se conosci l`entità della forza sull`oggetto e la distanza che si è spostata, il resto è facile. Moltiplica questi due valori insieme per trovare il lavoro.
5. Dai la risposta in joule. In fisica, o.un. lavoro quasi sempre espresso in joule. 1 Joule è definito come 1 Newton esercitato su 1 metro, o in altre parole, 1 Newton × metro. Questo sembra logico perché moltiplichi una distanza per forza e quindi la esprimi in Nm.
Parte 2 di 3: Trovare lavoro quando la forza viene applicata da un angolo
1. Determinare la forza e lo spostamento come al solito. Sopra abbiamo discusso un problema sul lavoro, dove l`oggetto e la forza vanno nella stessa direzione. In realtà, spesso non è così. Nei casi in cui la forza e il movimento dell`oggetto sono opposti, devi tenere conto della differenza tra i due e includerla nel calcolo per il risultato corretto. Per iniziare, trova l`intensità della forza e lo spostamento dell`oggetto come al solito.
- Diamo un`occhiata a un altro esempio. In questo caso, diciamo di tirare il treno proprio come nell`esempio precedente, ma la trazione è angolata verso l`alto. Ne terremo conto nel passaggio successivo, ma per ora ci atterremo alle basi: lo spostamento del treno e l`entità della forza sul treno. Supponiamo che la forza abbia una grandezza di 10 newton e che lo spostamento è di nuovo uguale a 2 metri, come prima.
2. Determinare ora l`angolo tra la direzione della forza e lo spostamento. A differenza degli esempi sopra descritti, è ora necessario determinare la differenza tra le due direzioni, espressa nell`angolo. Se questi dati non vengono forniti, puoi misurarli o dedurli da altre informazioni di cui disponi.
3. Moltiplica la forza F per lo spostamento D per l`angolo cos(θ). Una volta che conosci lo spostamento, la forza e l`angolo (tra vettore e movimento), risolvere è quasi altrettanto facile senza tenere conto dell`angolo. Prendi il cos dell`angolo (probabilmente avrai bisogno di una calcolatrice per questo) e moltiplicalo per la forza e lo spostamento per trovare la tua risposta (in joule).
Parte 3 di 3: Usa un valore per il lavoro
1. Puoi anche invertire la formula per trovare la distanza, la forza o l`angolo. La formula data sopra è ovviamente utile non solo per trovare lavoro ma anche, se dato lavoro, per trovare le altre variabili della stessa formula. In questi casi basta isolare la variabile che si vuole calcolare e risolvere secondo semplici principi algebrici.
- Supponiamo di sapere che il treno viene trainato con una forza di 20 Newton ad angolo e che viaggia lungo il binario per una distanza di 5 metri, facendo 86,6 Joule di lavoro. Ma non conosciamo l`angolo con cui la forza agisce sull`oggetto. Per risolvere questo, mettiamo la variabile separatamente e risolviamo in questo modo:
- 86,6 = 20 × 5 × cos(θ)
- 86,6/100 = cos(θ)
- arccos(0,866) = θ = 30
2. Dividi per il tempo impiegato dalla mossa per trovare l`abilità. Il lavoro è direttamente correlato a "potenza". Il potere è semplicemente un modo per esprimere la quantità di lavoro svolto all`interno di un dato sistema nel tempo impiegato. Quindi, per trovare la potenza, tutto ciò che devi fare è il lavoro svolto per spostare l`oggetto, dividendo per la durata del movimento. La potenza è espressa in unità di Watt (equivale a Joule al secondo).
3. Usa la formula TMEio + wnc = TMEF per trovare l`energia meccanica di un sistema. Il lavoro può essere utilizzato anche per determinare l`energia di un dato sistema. Nella formula sopra, TMEio = è il iniziale energia meccanica totale all`interno del sistema, TMEF = il finale energia meccanica totale all`interno del sistema e Wnc = il lavoro svolto sul sistema a causa di forze non conservative.. In questa formula, se la forza si muove con la direzione dello spostamento, allora è positiva e se si oppone, è negativa. Si noti che entrambe le variabili di energia possono essere trovate con la formula (½)mv dove m = massa e v = volume.
Consigli
- Se riesci a risolvere un problema, sorridi e datti una pacca sulla spalla!
- Esegui quanti più esercizi possibili, con i quali impari a comprendere l`argomento.
- Continua a esercitarti e riprova se non funziona la prima volta.
- Impara i seguenti punti sul lavoro:
- Il travaglio può essere positivo o negativo. (Qui intendiamo il significato fisico di positivo e negativo, non il significato letterale.)
- Il lavoro è negativo se la forza è opposta alla direzione dello spostamento.
- Il lavoro è positivo se la forza è uguale alla direzione dello spostamento.
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