Arbejds-energi teorem: Definition, ligning (med eksempler på det virkelige liv)

Når man bliver bedt om at udføre en fysisk vanskelig opgave, siger en typisk person sandsynligvis enten "Det er for meget arbejde!" eller "Det kræver for meget energi!"

Det faktum, at disse udtryk bruges om hverandre, og at de fleste mennesker bruger "energi" og "arbejde" for at betyde det samme, når det gælder deres forhold til fysisk arbejde. , er ingen tilfældighed; som det ofte er tilfældet, er fysikbegreber ofte ekstremt oplysende, selv når de bruges på tværs af videnskabsnaive mennesker.

Objekter, der pr. definition har intern energi, har kapacitet til at arbejde
. Når et objekts kinetiske energi
(bevægelsesenergi; forskellige undertyper findes) ændres som et resultat af, at der udføres arbejde på objektet for at fremskynde det eller bremse det, ændres (øges eller mindskes) dets kinetiske energi er lig det arbejde, der udføres på det (hvilket kan være negativt).

Arbejde, fysisk-videnskabeligt, er resultatet af en kraft, der forskyder eller ændrer positionen for et objekt med masse. “Arbejde er kraft gange afstand” er en måde at udtrykke dette koncept på, men som du finder, er det en forenkling.

Da en nettokraft accelererer eller ændrer hastigheden på et objekt med masse, udvikler sig forholdet mellem bevægelse af et objekt og dets energi er en kritisk færdighed for enhver gymnasiestudent eller gymnasiestudent. Arbejdsenergi-sætningen pakker alt dette sammen på en pæn, let assimileret og kraftfuld måde.
Energi og arbejde defineret

Energi og arbejde har de samme basisenheder, kg ⋅ m ^{2 /s 2. Denne blanding får en egen SI-enhed, Joule. Men arbejde gives normalt i den ækvivalente Newton-meter (N ⋅m). Det er skalermængder, hvilket betyder, at de kun har en størrelse; vektormængder såsom F, a, v og d har både en størrelse og en retning.}

Energi kan være kinetisk (KE) eller potential (PE), og i begge tilfælde findes den i adskillige former. KE kan være translationel eller roterende og involvere synlig bevægelse, men det kan også omfatte vibrationsbevægelse på molekylært niveau og derunder. Potentiel energi er oftest tyngdekraft, men den kan opbevares i fjedre, elektriske felter og andre steder i naturen.

Netto (samlet) arbejde, der udføres, gives af følgende generelle ligning:

W < sub> net \u003d F _{net ⋅ d cos θ,}

hvor F _{net er nettokraften i systemet, d er forskydningen af objektet, og θ er vinklen mellem forskydningen og kraftvektorer. Selvom både kraft og forskydning er vektormængder, er arbejde en skalar. Hvis kraften og forskydningen er i modsatte retninger (som forekommer under deceleration, eller et fald i hastighed, mens et objekt fortsætter på den samme sti), er cos θ negativ og W net har en negativ værdi.
Definition af Work-Energy Theorem -}

Også kendt som work-energy-princippet, angiver work-energy-sætningen, at den samlede mængde arbejde, der udføres på et objekt, er lig med dens ændring i kinetisk energi (den endelige kinetiske energi energi minus den oprindelige kinetiske energi). Krafter arbejder med at bremse objekter ned og fremskynde dem, såvel som at bevæge objekter med konstant hastighed, når de gør det, kræver at man overvinder en eksisterende kraft.

Hvis KE mindskes, er netværket W negativt. Med ord betyder det, at når et objekt bremser, er der blevet udført "negativt arbejde" på det objekt. Et eksempel er en faldskærms faldskærm, som (heldigvis!) Får skydiveren til at miste KE ved at bremse hende meget. Alligevel er bevægelsen under denne deceleration (tab af hastighed) periode nedad på grund af tyngdekraften, modsat retningen af dragkraften på skakten.