Как вы определяете работу? Формула, примеры и практика тестирования способностей

Если вы искали «как определить работу», вам, вероятно, нужен четкий способ вычисления работы в физике. Короткий ответ заключается в том, что работа зависит от силы, смещения и угла между ними. В простейшем случае работа равна расстоянию времени силы. В реальных задачах также нужно спросить, указывает ли сила в том же направлении, что и движение, против движения или частично вбок. В этом руководстве объясняются основные формулы, общие примеры, трение, использование химии и то, как эти вопросы связаны с структурированная практика способностей механических и численных рассуждений.

Что означает работа в физике

В физике работа — это энергия, передаваемая, когда сила перемещает объект через смещение. Если вы толкаете коробку, и она движется в том направлении, в котором вы толкаете, ваша сила выполняет положительную работу над коробкой. Если трение сопротивляется движению, трение обычно выполняет отрицательную работу. Если сила действует под прямым углом к движению, эта сила не работает, потому что она не перемещает объект в его собственном направлении.

Это определение более узкое, чем повседневная речь. Сказать «Сегодня я проделал много работы» может означать усилия, внимание или время. В физике одних усилий недостаточно. Если сильно надавить на стену и стена не сдвинется, смещение равно нулю, поэтому механическая работа, выполняемая на стене, равна нулю. Это может показаться нелогичным, но именно поэтому эти проблемы полезны для практики рассуждения: вы должны отделить обычный язык от измеримых величин.

Стандартной единицей для работы является джоуль, написанный как Дж. Один джоуль — это работа, выполняемая, когда один ньютон силы перемещает объект на один метр в направлении силы. Поскольку работа является формой передачи энергии, джоули также используются для энергии.

Основная формула: работа = сила x расстояние

Самая простая формула:

W = Fd

В этой формуле, W Это работа, F Это сила, и d Это перемещение. Используйте его, когда сила и смещение направлены в одном направлении.

Пример: человек толкает тележку с постоянной силой 40 Н, а тележка движется на 3 м в одном направлении. Работа заключается в следующем:

W = 40 N x 3 m
W = 120 J

В этом примере используются два измерения, которые больше всего нужны начинающим: сила и смещение. Сила говорит вам, насколько сильно объект толкается или тянет. Смещение показывает, как далеко объект движется в соответствующем направлении. Если отсутствует какое-либо значение, вы не можете определить работу только из основного уравнения.

Распространенной ошибкой является использование полного расстояния, пройденного, когда вопрос требует перемещения по силе. Предположим, что человек носит сумку горизонтально по комнате на постоянной высоте. Сила поддержки вверх от руки в основном вертикальная, в то время как смещение горизонтальное. Для силы вверх угол близок к 90 градусам, так что сила не выполняет механической работы на мешке в горизонтальном направлении.

Как рассчитать работу с помощью угла

Многие проблемы не совсем горизонтальные или вертикальные. Когда сила прикладывается под углом, работает только та часть силы, которая указывает вдоль смещения. Формула становится:

W = Fd cos(theta)

Вот, theta Это угол между силой и смещением. Если угол равен 0 градусов, cos(theta) 1, поэтому формула сводится к W = FdЕсли угол составляет 90 градусов, cos(theta) 0, поэтому работа, выполняемая этой силой, равна 0. Если угол составляет 180 градусов, cos(theta) -1, поэтому работа отрицательная.

Пример: веревка тянет сани с силой 50 Н под углом 30 градусов над горизонталью. Снаряды перемещаются на 4 м горизонтально. Работа, выполняемая веревкой:

W = 50 N x 4 m x cos(30 degrees)
W = 200 x 0.866
W = 173.2 J

Вот почему важно рисовать угол. Вы не спрашиваете: «Насколько сильно объект тянет?» Вы спрашиваете: «Сколько тяги действует вдоль движения?» В вопросах механических способностей диаграмма часто содержит подсказку. Прочитайте направление движения, определите приложенную силу, а затем решите, принадлежит ли в уравнении полная сила или только компонент.

Как рассчитать выполненную работу по трению

Трение обычно действует противоположно направлению движения. Когда кинетическое трение замедляет объект, работа, выполняемая трением, часто записывается как:

W_friction = -f_k d

Отрицательный знак имеет значение. Это означает, что трение удаляет механическую энергию от движущегося объекта. Например, если раздвижная коробка испытывает 12 Н кинетического трения более 5 м, работа, выполняемая трением:

W_friction = -12 N x 5 m
W_friction = -60 J

Если проблема дает коэффициент кинетического трения, возможно, сначала потребуется найти силу трения:

f_k = mu_k N

На ровной поверхности нормальная сила N часто равен весу объекта, mgПри отсутствии других вертикальных сил. Затем вы можете использовать эту силу трения в уравнении работы. Будьте осторожны на пандусах или угловых тягах, потому что нормальная сила может измениться.

Работа по трению является общим мостом между формулами и интерпретацией. Положительная прикладная работа может ускорить объект, в то время как отрицательная работа трения уменьшает энергию, доступную для движения. Если вопрос требует чистой работы, добавьте работу, выполненную каждой соответствующей силой, с ее знаком.

Три полезных формулы работы, чтобы знать

Студенты часто спрашивают «три формулы для работы». Лучший набор зависит от темы, но эти три охватывают многие вводные проблемы:

Положение	Формула	Когда использовать его
Сила параллельно движению	W = Fd	Постоянный толчок или притяжение в том же направлении, что и смещение
Сила находится под углом	W = Fd cos(theta)	Вытаскивание саней, перетаскивание ящика или разрешительная сила компонентов
Чистая работа меняет скорость	W_net = Delta KE	Теоремы о рабочей энергии, связанные с кинетической энергией

Для теоремы «работа-энергия» чистая работа равна изменению кинетической энергии:

W_net = 1/2 mv_f^2 - 1/2 mv_i^2

Эта формула полезна, когда задача дает массу и скорость вместо прямой силы и расстояния. Это также помогает, когда несколько сил действуют одновременно. Вычислить общее изменение кинетической энергии можно без отдельного нахождения каждого отдельного рабочего срока, если проблема дает достаточно информации о движении.

Химия использует соответствующую, но различную конвенцию для работы с объемом давления. Во многих классах химии работы по расширению или сжатию пишутся как:

w = -P_ext Delta V

Эта формула принадлежит газам и термодинамике, а не коробке, скользящей по полу. Формула всегда соответствует контексту курса.

Когда результаты поиска смешивают физику, финансы и карьеру

Фраза «определить работу» может указывать на несколько различных намерений. Страницы физики обычно отвечают силой, расстоянием, углом и энергией. Финансовые страницы могут обсуждать оборотный капитал, где основным определением являются текущие активы за вычетом текущих обязательств. Страницы карьеры могут обсуждать цели, приоритеты, навыки и соответствие работе. Поиски безопасности, такие как предел рабочей нагрузки сварной стальной цепи, требуют оценки производителя, руководства по проверке и квалифицированных процедур безопасности, а не догадок.

Если вы готовитесь к тесту, определите домен перед выбором формулы. Рабочий лист с просьбой «Работа = сила x расстояние» является физикой. Деловой вопрос, требующий «чистого оборотного капитала», — это финансы. Планирование карьеры с вопросом, как определить свои рабочие цели, связано с принятием решений, а не с джоулами. Этот быстрый шаг сортировки не позволяет вам применить правильную формулу к неправильной проблеме.

Для подготовки к тесту на способность этот навык сортировки является частью упражнения. Механические и численные вопросы часто вознаграждают людей, которые делают паузу достаточно долго, чтобы классифицировать тип проблемы перед вычислением. Вы можете найти его полезным для обзора Механическая и численная практика рассуждения Способ соединения формул с интерпретацией проблемы.

Простой метод решения рабочих проблем

Используйте этот контрольный список, когда вам нужно определить работу:

1. Определите объект, получающий силу.
2. Запишите силу в ньютонах.
3. Запишите перемещение в метрах.
4. Найдите угол между силой и смещением.
5. Выбрать W = Fd или W = Fd cos(theta).
6. Добавьте отрицательный знак, когда сила действует напротив смещения.
7. Используйте джоули для конечной единицы.
8. Проверьте, задает ли вопрос работу одной силы или чистую работу.

Вот работающий пример:

Каталог тянут 6 м с силой 30 Н при 0 градусах к движению. Трение делает -40 Дж работы. Что такое чистая работа?

Сначала рассчитайте прикладную работу:

W_applied = 30 N x 6 m
W_applied = 180 J

Затем добавьте трение:

W_net = 180 J + (-40 J)
W_net = 140 J

Чистая работа положительна, поэтому ящик в целом получает кинетическую энергию. Если бы чистая работа была отрицательной, ящик потерял бы кинетическую энергию в целом. Если бы чистая работа была нулевой, ее кинетическая энергия не изменилась бы, даже если бы отдельные силы все еще действовали.

Использование рабочих проблем для повышения готовности к тестированию

Знать, как вы определяете работу, — это не только запоминание. W = FdРечь идет о том, чтобы прочитать ситуацию, выбрать правильные количества и проверить, имеет ли ваш ответ смысл. Это те же привычки, которые поддерживают тестирование способностей: Замедляйте, замечайте связь между переменными и избегайте рассматривать каждое число в вопросе как одинаково важное.

Когда вы практикуете, смешайте простые примеры силы x расстояния с вопросами угла, вопросами трения и вопросами теоремы работы-энергии. После каждого ответа напишите одно предложение, объясняющее, почему знак положительный, отрицательный или нулевой. Это отражение превращает расчет в рассуждение. Если вы хотите более широкий способ подключения шаблонов решения проблем с исследованием карьеры, AptitudeTest.me Карьера Чистые ресурсы Они могут быть использованы как дополнительная образовательная поддержка, а не обещание какого-либо конкретного результата.

FAQ

Какова формула определения работы?

Основной формулой является W = Fdгде работа равна перемещению времени силы. Используйте его, когда сила и смещение находятся в одном направлении. Если сила находится под углом, используйте W = Fd cos(theta).

Как рассчитывается работа?

Работа рассчитывается путем умножения силы на смещение в направлении этой силы. Для угловых сил умножьте на косинус угла между силой и смещением. Последней единицей является джоуль.

Какие два измерения необходимы для расчета работы?

Для простейшей формулы нужны сила и смещение. Во многих реальных проблемах вам также нужен угол между ними, чтобы вы могли определить, сколько силы действует вдоль движения.

Каковы три формулы для работы?

Три полезные формулы W = Fd, W = Fd cos(theta)и W_net = Delta KEПервый - для параллельной силы и смещения, второй - для угловой силы, а третий соединяет чистую работу с изменением кинетической энергии.

Как вы рассчитываете работу, выполненную трением?

Когда трение действует против движения, используйте W_friction = -f_k dОтрицательный знак показывает, что трение удаляет механическую энергию от движущегося объекта.

Может ли работа быть нулевой даже при применении силы?

Да. Работа может быть нулевой, если смещение равно нулю или если сила перпендикулярна смещению. Нажатие на стену, которая не движется, является распространенным примером силы без механической работы.

Является ли работа одинаковой в физике и химии?

Идея взаимосвязана, но формулы могут отличаться. Вводная физика часто использует силу и смещение. Химия часто обсуждает работу с давлением для газов. w = -P_ext Delta VВ зависимости от курсовой конвенции.