mehanički rad

Fizički

2022

Objašnjavamo što je mehanički rad u fizici, njegove karakteristike i formulu za njegov izračun. Također, koje vrste postoje i primjeri.

Mehanički rad je količina energije koju sila prenese na tijelo.

Što je mehanički rad?

U fizički, a točnije u podružnica od mehanika, označava mehanički rad (ili jednostavno radio) na djelovanje a snaga na tijelo koje miruje pokret, tako da se proizvede a istisnina u tijelu proporcionalno na energija uložen u silu koja ga pokreće. Drugim riječima, mehanički rad je količina energije koju na tijelo prenese sila koja na njega djeluje.

Mehanički rad je veličina skalar, koji se obično mjeri u Međunarodni sustav (SI) kroz džule ili džule (J) i predstavlja se slovom W (od engl raditi, "Radio"). Osim toga, često govorimo o pozitivnom ili negativnom radu ovisno o tome prenosi li sila energiju objektu (pozitivan rad) ili je oduzima (negativan rad). Tako npr. onaj tko baca loptu radi pozitivan rad, a onaj tko je uhvati negativan rad.

Karakteristike mehaničkog rada

Mehanički rad karakterizira:

  • To je skalarna veličina, koja se mjeri kroz džule (to jest, kilogrami po četvornom metru podijeljeno sa sekundom na kvadrat) i predstavljena je slovom W.
  • Ovisi izravno o sili koja ga uzrokuje, tako da za mehanički rad na tijelu mora postojati mehanička sila koja se na njega primjenjuje duž definirane putanje.
  • U današnjem jeziku izraz "rad" koristi se za definiranje one mehaničke aktivnosti za čije izvođenje se troši određena količina energije.
  • Prijenos toplina (kalorijska energija) ne smatra se oblikom rada, iako se sastoji od prijenosa energije.

Formula mehaničkog rada

Najjednostavnija formula za izračunavanje rada tijela koje pokreće sila obično je sljedeća:

Š = Š x d

gdje je W obavljeni rad, F je sila koja djeluje na tijelo, a D je udaljenost pomaka koju je tijelo pretrpjelo.

Međutim, sila i udaljenost obično se smatraju vektorskim veličinama, koje zahtijevaju određenu orijentaciju u prostoru. Stoga se gornja formula može preformulirati da uključi takvu orijentaciju, kako slijedi:

W = F x d x cos𝛂

gdje kosinus alfa (cos𝛂) određuje kut između smjera u kojem je sila primijenjena i smjera u kojem se objekt pomiče kao rezultat.

Vrste mehaničkog rada

Negativan rad nastaje kada se primijenjena sila opire gibanju koje je predmet dovodio.

Mehanički rad može biti tri vrste, ovisno o tome dodaje li, oduzima ili održava razinu energije u tijelu koje se kreće. Dakle, možemo govoriti o:

  • Pozitivan rad (W > 0). To se događa kada sila pridonese energiju dotičnom objektu, stvarajući pomak u istom smjeru u kojem je sila primijenjena. Primjer za to bi bio igrač golfa koji udari lopticu palicom i natjera je da odleti nekoliko metara, ili igrač bejzbola koji udari lopticu u kretanju, mijenjajući putanju kojom je ona bila.
  • Nulti rad (W = 0). To se događa kada primijenjena sila ne proizvodi nikakav pomak u objektu, iako troši energiju u procesu. Primjer za to bila bi osoba koja gura vrlo težak komad namještaja, a da ga ne pomakne ni milimetar.
  • Negativan rad (W < 0).To se događa kada primijenjena sila oduzima energiju predmetu o kojem je riječ, opirući se kretanju koje je objekt već izazvao ili smanjujući njegov pomak. Primjer za to bio bi igrač bejzbola koji hvata loptu koju je drugi bacio, sprječavajući ga da nastavi svoju putanju; ili osoba koja stoji ispred predmeta koji pada niz brdo i, iako ga ne može potpuno zaustaviti, uspijeva usporiti njegov pad.

Primjeri mehaničkog rada

Neki primjeri mehaničkog rada su:

  • U nogometnoj utakmici, sudac izvodi jedanaesterac i Lionel Messi šutira loptu prema golu, snagom od 500 N, tjerajući je da se pomakne oko 15 metara bez dodirivanja tla. Koliko ste uložili truda da postignete taj gol?

Odgovor: primjenom formule W = F x d imamo da je Messi izvršio rad od 500N x 15m, odnosno rad ekvivalentan 7500 J.

  • Vlak ide punom brzinom prema jugu, idući prema automobilu zaglavljenom na tračnicama. Superheroj, shvativši opasnost, odlučuje stati ispred lokomotive i zaustaviti njeno kretanje. Uzimajući u obzir da vlak sa sobom nosi silu od 20 000 N, da je superjunak neranjiv, a lokomotiva je udaljena 700 metara od zarobljenog vagona, koliko superheroj mora napraviti da ga zaustavi?

Odgovor: Budući da je za kočenje lokomotive potrebno najmanje 20 000 N u suprotnom smjeru, a superheroj bi želio ostaviti razmak od najmanje 2 metra između lokomotive i zarobljenog vagona, znamo da mora primijeniti rad jednak 20 000 N x 698 m, odnosno negativni rad od 13,960.000 J.

!-- GDPR -->