• Ce este munca mecanică?
• Caracteristicile lucrului mecanic
• Formula de lucru mecanic
• Tipuri de lucrări mecanice
• Exemple de lucrări mecanice

Vă explicăm ce este munca mecanică în fizică, caracteristicile sale și formula de calcul. De asemenea, ce tipuri există și exemple.

Lucrul mecanic este cantitatea de energie transferată unui corp de o forță.

Ce este munca mecanică?

În fizic, și mai precis în ramură al mecanici, se înțelege prin lucru mecanic (sau pur și simplu a lucrat) la acţiunea unui putere pe un corp în repaus circulaţie, astfel încât să producă a deplasare în corp proporţional cu cel Energie investit în forța care o mișcă. Cu alte cuvinte, lucrul mecanic este cantitatea de energie transferată unui corp de o forță care acționează asupra acestuia.

Lucrul mecanic este magnitudinea scalar, care este de obicei măsurat în Sistemul internațional (SI) prin jouli sau jouli (J) și este reprezentată de litera W (din engleză muncă, "A lucrat"). În plus, se vorbește adesea despre muncă pozitivă sau negativă, în funcție de faptul dacă forța transferă energie obiectului (muncă pozitivă) sau o scade (muncă negativă). Astfel, de exemplu, cine aruncă o minge face o muncă pozitivă, în timp ce cine o prinde face o muncă negativă.

Caracteristicile lucrului mecanic

Lucrările mecanice se caracterizează prin:

• Este o mărime scalară, care se măsoară prin jouli (adică kilogramele pe metru pătrat împărțite la un al doilea pătrat) și este reprezentată de litera W.
• Depinde direct de forța care o provoacă, astfel încât pentru ca un corp să existe un lucru mecanic, trebuie să existe o forță mecanică aplicată acestuia de-a lungul unui traseu definit.
• În limbajul curent, termenul „muncă” este folosit pentru a defini acea activitate mecanică a cărei performanță consumă o cantitate de energie.
• Transferul de căldură (energie calorică) nu este considerată o formă de muncă, deși constă într-un transfer de energie.

Formula de lucru mecanic

Cea mai simplă formulă pentru a calcula munca unui corp care este mișcat de o forță este de obicei următoarea:

L = F x d

unde W este munca efectuată, F este forța care acționează asupra corpului și D este distanța de deplasare suferită de corp.

Cu toate acestea, forța și distanța sunt de obicei considerate mărimi vectoriale, care necesită o anumită orientare în spațiu. Astfel, formula de mai sus poate fi reformulată pentru a include o astfel de orientare, după cum urmează:

W = F x d x cos𝛂

unde cosinusul alfa (cos𝛂) determină unghiul dintre direcția în care se aplică forța și direcția în care obiectul se mișcă ca urmare.

Tipuri de lucrări mecanice

Munca negativă apare atunci când forța aplicată rezistă mișcării pe care o aducea obiectul.

Munca mecanică poate fi de trei tipuri, în funcție de dacă adaugă, scade sau menține nivelul de energie din corpul în mișcare. Astfel, putem vorbi despre:

• Muncă pozitivă (W > 0). Apare atunci când forța contribuie cu energie obiectului în cauză, producând o deplasare în aceeași direcție în care a fost aplicată forța. Un exemplu în acest sens ar fi un jucător de golf care lovește o minge cu crosa și o face să zboare câțiva metri, sau un jucător de baseball care lovește o minge în mișcare, modificând traiectoria pe care o avea.
• Lucru zero (W = 0). Apare atunci când forța aplicată nu produce nicio deplasare în obiect, deși consumă energie în proces. Un exemplu în acest sens ar fi o persoană care împinge o piesă de mobilier foarte grea fără a o face să se miște un centimetru.
• Lucru negativ (W < 0).Apare atunci când forța aplicată scade energie din obiectul în cauză, rezistând mișcării pe care obiectul deja a adus-o sau reducând deplasarea acestuia. Un exemplu în acest sens ar fi un jucător de baseball care prinde mingea aruncată de altul, împiedicându-l să-și continue traiectoria; sau o persoană care stă în fața unui obiect care cade pe un deal și, deși nu îl poate opri complet, reușește să încetinească căderea acestuia.

Exemple de lucrări mecanice

Câteva exemple de lucrări mecanice sunt:

• Într-un joc de fotbal, arbitrul execută un penalty și Lionel Messi lovește mingea spre poartă, cu o forță de 500N, făcând-o să se miște aproximativ 15 metri fără să atingă solul. Cât de mult ai depus pentru a marca acel gol?

Răspuns: aplicând formula W = F x d, avem că Messi a făcut o muncă de 500N x 15m, adică o muncă echivalentă cu 7500 J.

• Un tren se îndreaptă spre sud cu viteză maximă, îndreptându-se spre o mașină blocată pe șine. Un super-erou, realizând pericolul, decide să stea în fața locomotivei și să oprească progresul acesteia. Având în vedere că trenul aduce cu sine o forță de 20.000 N, că supereroul este invulnerabil, iar locomotiva se află la 700 de metri de vagonul prins, câtă muncă trebuie să facă supereroul pentru a o opri?

Răspuns: Întrucât frânarea locomotivei necesită cel puțin 20.000 N în sens invers, iar super-eroul ar dori să lase o marjă de cel puțin 2 metri între locomotivă și vagonul prins, știm că trebuie să aplice un lucru egal cu 20.000 N x 698 m, adică o lucrare negativă de 13.960.000 J.