Kira kerja sepanjang sesaran

Kerja yang dilakukan = daya × jarak yang digerakkan mengikut arah daya, atau W = Fd. Ia memberi tenaga yang dipindahkan oleh daya, dalam joule, dan muncul dalam hampir setiap soalan mekanik dan tenaga.

Ia menyambung pembezaan pemindahan tenaga daripada daya. Ia juga menggunakan berat daripada jisim, berat dan ketumpatan, kerana soalan mengangkat memerlukan W = mg untuk daya.

Bagaimana W = Fd berfungsi, langkah demi langkah?

Rumus ini ada tiga bahagian, dan setiap satu mesti sepadan dengan yang lain.

1. Kenal pasti daya yang melakukan kerja. Ia daya yang menolak, menarik atau mengangkat, bukan setiap daya pada objek.
2. Kenal pasti jarak yang digerakkan mengikut arah daya itu. Bagi mengangkat, ini ialah ketinggian mencancang.
3. Tukar kepada unit piawai. Daya dalam N, jarak dalam m, maka kerja dalam J.
4. Darab dan tulis unit bersama jawapan.

Penyusunan semula memberi F = W ÷ d dan d = W ÷ F. Unit membantu anda menyemak. Nilai dalam N × m ialah nilai dalam J.

Contoh berlangkah

Seorang murid mengangkat beg 2.4 kg dari lantai ke rak setinggi 1.5 m, pada laju tetap. Ambil g = 10 N/kg. (Data contoh rekaan.)

Langkah 1, cari daya. Laju tetap bermakna daya ke atas sama dengan berat. Berat = mg = 2.4 × 10 = 24 N.

Langkah 2, cari jarak. Ketinggian mencancang yang diperoleh ialah 1.5 m.

Langkah 3, guna hubungan. W = Fd = 24 × 1.5 = 36 J.

Langkah 4, tafsir. Murid memindahkan 36 J kepada simpanan tenaga keupayaan graviti (gravitational potential energy) beg.

Semak dengan anggaran: kira-kira 25 N pada kira-kira 1.5 m ialah kira-kira 37 J, jadi 36 J munasabah.

Bagaimana dengan tolakan mengufuk dan pertukaran unit?

Seorang pembeli menolak troli dengan daya tetap 30 N sepanjang lorong 250 cm.

Tukar dahulu: 250 cm = 2.5 m. Kemudian W = 30 × 2.5 = 75 J.

Idea yang sama berlaku untuk geseran. Jika geseran 20 N bertindak sepanjang gelongsor 6.0 m, kerja yang dilakukan melawan geseran ialah 20 × 6.0 = 120 J. Tenaga itu menjadi simpanan terma permukaan.

Apakah kesilapan yang perlu dielakkan?

Kesilapan paling lazim ialah menggunakan jarak tanpa menukarnya.

Jawapan yang salah: W = 30 × 250 = 7500 J.

Murid menggunakan sentimeter bersama newton.

Pembetulannya ialah menukar 250 cm kepada 2.5 m sebelum mendarab. Kesilapan kedua ialah menggunakan jisim sebagai daya, seperti W = 2.4 × 1.5 untuk beg, yang memberi 3.6 dan bukan dalam joule. Sentiasa tukar jisim kepada berat dengan W = mg dahulu.

Semakan kemunasabahan membantu: 7500 J lebih kurang tenaga untuk mengangkat orang berjisim 75 kg setinggi 10 m, jauh lebih besar daripada tolakan pembeli di lorong.

Semak kendiri

Cuba soalan ini tanpa kalkulator, kemudian buka setiap jawapan. Guna g = 10 N/kg.

1. Seseorang mengangkat beg 2.0 kg dengan tetap setinggi 1.5 m. Berapakah kerja yang dilakukan ke atas beg?

2. Satu daya melakukan 240 J kerja ke atas troli yang bergerak 4.0 m mengikut arah daya. Berapakah daya itu?

3. Daya tetap 30 N menolak sebuah kotak, dan 900 J kerja dilakukan. Berapa jauh kotak bergerak mengikut arah daya?

Ke mana selepas ini?

Setelah boleh mengira kerja, teruskan ke menjejak simpanan tenaga dalam sistem ringkas. Anda juga boleh kembali ke panduan topik kerja, tenaga dan kecekapan untuk melihat laluan penuh.

Soalan yang menggabungkan berat, pertukaran unit dan penyusunan semula ialah tempat kesilapan bertambah. Guru dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu boleh memerhati setiap langkah semasa anda bekerja dan memantapkan turutan yang anda gunakan.