Arbeit

Arbeit

Was ist Arbeit?

Wir verwenden oft das Wort 'Arbeit' in unserem täglichen Leben. Zum Beispiel würden wir sagen, dass gute Noten in der Schule viel harte „Arbeit“ erfordern. In der Physik hat der Begriff 'Arbeit' eine bestimmte Bedeutung.

In der Physik tritt Arbeit auf, wenn eine Kraft auf ein Objekt einwirkt, um es in einiger Entfernung vom Startpunkt zu bewegen (auch Verschiebung genannt). Die Arbeit wird berechnet als die Kraft multipliziert mit der Entfernung. Die folgende Gleichung wird verwendet, um die Arbeit zu beschreiben:
Arbeit = Kraft * Abstand
oder
W = Fd
Wie man die Arbeit misst

Die Standardeinheit für die Arbeit ist das Joule (J). Das Joule ist dasselbe wie ein Newtonmeter, wobei der Newton die Kraft und der Meter die Entfernung ist.

Kraft und Verschiebung

Die Entfernung (oder Verschiebung) in der Arbeit ist die Entfernung vom Startpunkt zum Endpunkt. Die Anzahl der Reisen dazwischen spielt keine Rolle. Wenn Sie beispielsweise ein Gewicht vom Boden heben und dann wieder auf den Boden legen, ist der Abstand (oder die Verschiebung) Null.

Lass dich nicht täuschen

Das Messen von Arbeit kann manchmal schwierig sein. Damit die Gleichung W = Fd funktioniert, muss die in der Gleichung verwendete Kraft die Kraft sein, die verwendet wird, um die Verschiebung oder Entfernung zu verursachen. Denken Sie auch daran, dass das Objekt durch die Kraft verschoben werden muss, damit Arbeiten ausgeführt werden können. Andernfalls ist der Abstand oder 'd' in der Formel 0 und die Arbeit ist 0.

Hier sind einige Beispiele:

• Wenn jemand mit aller Kraft gegen eine Wand drückt, sich die Wand jedoch nicht bewegt, wurde keine Arbeit geleistet. Dies liegt daran, dass der Abstand Null ist.
• Wenn jemand mit Gewalt einen Stein über den Kopf hält, während er über ein Feld nach Osten geht, wurden keine Arbeiten durchgeführt. Dies liegt daran, dass die Kraft nicht in der gleichen Richtung (die Kraft ist oben) wie die vom Felsen zurückgelegte Strecke (nach Osten) ist.
• Wenn Sie einen vollständigen Liegestütz ausführen, sich hochheben und dann wieder herunterdrücken, ist die Gesamtarbeit Null. Dies liegt daran, dass der Gesamtabstand vom Startpunkt zum Endpunkt Null ist.
• Wenn Sie Ihren Bleistift fallen lassen, wurde gearbeitet. Dies liegt daran, dass die Verschiebung des Bleistifts von Ihrer Hand zum Boden größer als Null ist und in die gleiche Richtung verläuft wie die auf den Bleistift wirkende Kraft, bei der es sich um die Schwerkraft handelt.

Beispielproblem:

Ein Baseballspieler wirft einen Ball mit einer Kraft von 10 N. Der Ball bewegt sich 20 Meter. Was ist die Gesamtarbeit?

W = F * Abstand
W = 10 N * 20 Meter
W = 200 Joule

Kompliziertere Probleme

Wenn der Winkel zwischen Kraft und Verschiebung nicht 0 Grad oder 90 Grad beträgt, wird eine komplexere Formel für die Arbeit verwendet. Diese Formel enthält den Winkel Theta (& Theta;), der der Winkel zwischen Kraft und Verschiebung ist.

W = F * d * cos & Theta;
In dem Fall, in dem die Kraft und die Verschiebung genau in der gleichen Richtung liegen, ist Theta = 0 und cos & Theta; = 1. In dem Fall, in dem die Kraft keinen Einfluss auf die Verschiebung hat und Theta = 90 Grad, dann ist cos & Theta; = 0 und daher die Arbeit = 0.

Interessante Fakten zur Arbeit

• Arbeit ist eine skalare Größe, keine Vektorgröße. Dies bedeutet, dass es im Gegensatz zu Kraft und Geschwindigkeit keine Richtung hat, sondern nur eine Größe.
• Eine weitere Arbeitseinheit ist das Fuß-Pfund. Ein Fuß-Pfund entspricht 1,35581795 Joule.
• Das Joule wird auch als Standardmaßeinheit für Energie verwendet.
• Negative Arbeit ist, wenn eine auf ein Objekt wirkende Kraft die Verschiebung des Objekts behindert.