Tout le monde comprend que le travail est une sorte d'activité sociale d'une personne dont il a besoin pour assurer son existence. Cependant, en physique, il existe également un concept similaire qui a une signification complètement différente. Qu'est-ce que le travail en physique, cet article répondra.
Travailler comme une grandeur physique
En répondant à la question de savoir ce qu'est le travail en physique, il convient de préciser qu'il s'agit de l'énergie dépensée pour effectuer une action. Par exemple, une personne transfère une charge d'un endroit à un autre, alors qu'elle travaille contre les forces de frottement. Si cette personne commence à soulever la charge, son travail visera à surmonter la force gravitationnelle de la planète. Autre exemple: le gaz sous le piston, sous l'effet de l'échauffement, commence à augmenter de volume, auquel cas on dit qu'il travaille.
Dans tous les cas ci-dessus, il y a une caractéristique commune: le travail ne diffère de zéro que lorsqu'il y a un certain type de mouvement mécanique des objets ou de leurs parties(déplacement du travailleur avec charge, expansion du gaz).
Ainsi, le travail est le processus de transfert d'énergie d'un état à un autre pour un corps donné, à la suite duquel ce corps change de position dans l'espace.
Formule de travail
Montrons maintenant comment calculer quantitativement la valeur étudiée. Le transfert d'énergie entre différents états n'est possible que si une certaine force est présente. Cela peut être l'effort physique des mains et des pieds humains, la force des machines, la pression créée, qui se transforme facilement en force, en cas de combustion de carburant dans un cylindre, la force d'induction électromagnétique d'un moteur électrique, et ainsi de suite.
La formule suivante répondra à la question de savoir comment trouver un emploi en physique:
A=(F¯l¯)
Le travail A est une quantité scalaire, tandis que la force F¯ et le déplacement l¯ sont des quantités vectorielles. C'est pourquoi la formule de calcul de A utilise des parenthèses pour montrer qu'il s'agit du produit scalaire de vecteurs. Sous forme scalaire, l'expression ci-dessus peut être réécrite comme suit:
A=Flcos(φ)
Ici φ est l'angle entre les vecteurs de force F¯ et le déplacement l¯.
Étant donné que le déplacement est mesuré en mètres et que la force est en Newtons, l'unité de travail est le Newton par mètre (Nm). L'unité SI a son propre nom, le joule (J). Il s'avère qu'un travail de 1 J correspond à une force de 1 N qui, agissant dans le sens du déplacement, a déplacé le corps de1 mètre.
Travail au gaz
Nous avons analysé la question de savoir ce qu'est le travail mécanique en physique et avons donné une formule permettant de le calculer. Dans le cas des gaz en expansion, cependant, une expression différente est utilisée.
Supposons que nous ayons un système de gaz qui remplit le volume V1 et est sous pression P. Laissez son volume changer à la suite d'une influence externe ou interne sur le système et est devenu égal à V2. Alors le travail du gaz A peut être déterminé par la formule suivante:
A=∫V(P(V)dV)
Si vous tracez la fonction P(V) sur les axes P-V, alors l'aire sous la courbe sera numériquement égale à A.
Dans le cas d'un processus isobare (P=const) pour un gaz parfait, la réponse à la question de savoir comment trouver du travail en physique sera la simple expression suivante:
A=P(V2-V1)
Si, à la suite d'un processus thermodynamique, le volume de gaz ne change pas, son travail sera égal à zéro. Si V2>V1, alors le gaz fait un travail positif si V1>V 2, puis négatif.
Travail du moment de force
Le moment de force est une grandeur physique, qui s'exprime par la formule suivante:
M=[F¯r¯]
C'est-à-dire que M est égal au produit vectoriel de la force F et du rayon vecteur r autour de l'axe de rotation. Le moment de force est exprimé en Nm.
Qu'est-ce que le travail d'un moment de force en physique ? A cette questionla formule suivante répondra:
A=Mθ
Cette égalité signifie que si le moment M, agissant sur le système, le fait tourner autour de l'axe d'un angle θ, alors il travaille A. L'angle θ ici doit être exprimé en radians pour obtenir le travail en joules.
Le calcul du travail du moment de force joue un rôle important dans tous les systèmes mécaniques où il y a rotation, tels que les roues, les engrenages, les arbres, etc.
Travail de la gravité
Ayant compris ce qu'est le travail en physique, calculons cette valeur pour les forces de gravité. Supposons qu'un corps de masse m tombe d'une hauteur h. Puisque la gravité F agit verticalement vers le bas, elle fait un travail positif. Il est déterminé par la formule suivante:
A=mgh, où F=mg
Beaucoup dans la formule obtenue pour la valeur de A peuvent voir l'expression de l'énergie potentielle d'un corps dans le champ des forces gravitationnelles. Lors de la chute du corps, la gravité effectue le travail de transfert de l'énergie potentielle du corps dans l'énergie cinétique de son mouvement.
