לדלג לתוכן

עבודה (פיזיקה) – הבדלי גרסאות

נוספו 1,336 בתים ,  לפני שנתיים
אין תקציר עריכה
(הורדת דוגמה לא נכונה. הוספת דוגמאות נכונות)
אין תקציר עריכה
ב[[פיזיקה]], '''עבודה''' שמפעיל כוח על גוף מוגדרת להיות המכפלה של היטל הכוח לאורך מסלול הגוף במרחק עליו פועל: <math>W=F_{||}\cdot \Delta r = F\cos \theta \cdot \Delta r</math>, כאשר <math>F</math> גודל הכוח, <math>\Delta r</math> המרחק שלאורכו הכוח פעל על הגוף, ו-<math>\theta </math> הזווית בין כיוון פעולת הכוח לכיוון תנועת הגוף. הייחוד של הגודל הזה הוא שמתאר שינויים במהירות הגוף (ליתר דיוק, שינויים באנרגיה הקינטית) בלי צורך בידע על הזמן שעליו פעל הכוח. לפי חוקי ניוטון, כוח גורם לתאוצה, שגורם לשינוי במהירות שמצטבר לאורך זמן. כאשר שני גופים נתונים לאותם תנאי התחלה עושים אותו מסלול אבל באחד פועל כוח חלש מהשני, התאוצה תהיה קטנה יותר ולכן המהירות תגדל לאט יותר ויקח יותר זמן לעשות אותו מסלול, אך ניתן להראות שבסוף המסלול השינוי במהירות זהה, דבר שניתן לחישוב ישיר על ידי שימוש במושג עבודה. עבודה מוגדרת להיות חיובית אם ההיטל של הכוח על המסלול חיובי (כלומר הכוח דוחף את הגוף בתנועתו ומעלה את מהירותו) ושלילית אם הכוח פועל בניגוד לכיוון המסלול (ובכך מאט את הגוף).
ב[[פיזיקה]], '''עבודה''' פירושה שינוי ב[[אנרגיה]] כתוצאה מהפעלת [[כוח (פיזיקה)|כוח]], והיא נמדדת באמצעות [[אינטגרל מסילתי|סכימת]] הכוח לאורך מסלול פעולתו:
 
באופן כללי, עבור מסלול לא ישר או כוח לא קבוע, העבודה מוגדרת להיות:
 
:<math>\ W = \int_{\gamma}{ \vec{F} \cdot \mathrm{d} \vec{r}}</math>
 
[[יחידת מידה|יחידת המידה]] לעבודה ב[[יחידות SI]] היא [[ג'ול]]. ג'ול אחד שווה ערך לעבודה של כוח בן [[ניוטון (מידה)|ניוטון]] אחד הפועל בכיוון התנועה לאורך מסלול באורך [[מטר]]. בהתאם לכך מכנים יחידת מידה זו גם בשם החלופישווה ל'''ניוטון מטר,''' אך משום שניוטון מטר היא יחידת המידה השימושית ל[[מומנט כוח]], מחשש לבלבול בלי הקשר, מקובל לא לערבב בין השניים ולהשתמש לעבודה ואנרגיה ביחידה ג'ול.
במקרה הפשוט בו הכוח <math> \vec{F}</math> קבוע, כלומר לא משתנה לאורך המסלול, העבודה היא:
:<math>W = \vec{F} \cdot \Delta \vec{r} =Fs\cos{\theta} </math>
כאשר <math> \Delta \vec{r}</math> הוא ה[[העתק (פיזיקה)]], <math>s</math> הוא אורך הדרך שעובר הגוף, <math>F</math> הוא גודל הכוח, ו :<math>\cos{\theta}</math> היא הזווית בין כיוון פעולת הכוח לכיוון תזוזת הגוף.
 
[[יחידת מידה|יחידת המידה]] לעבודה ב[[יחידות SI]] היא [[ג'ול]]. ג'ול אחד שווה ערך לעבודה של כוח בן [[ניוטון (מידה)|ניוטון]] אחד הפועל בכיוון התנועה לאורך מסלול באורך [[מטר]]. בהתאם לכך מכנים יחידת מידה זו גם בשם החלופי '''ניוטון מטר'''.
 
כוח הפועל על גוף בניצב לכיוון תנועתו לא מבצע עבודה. לדוגמה [[כוח צנטריפטלי]] ב[[תנועה מעגלית]], [[כוח נורמלי]] של גוף שנע על משטח שקבוע במקומו, או [[כוח לורנץ]] של [[שדה מגנטי]] על חלקיק טעון, שניצב למהירותו.
 
== עבודה ואנרגיה ==
עבודה ו[[אנרגיה]] קשורות זו בזו: על פי [[משפט עבודה-אנרגיה|משפט העבודה-אנרגיה]], שינוי ב[[אנרגיה קינטית|אנרגיה הקינטית]] של גוף בתנועה, שווה לעבודה הכוללת שבוצעה על הגוף במהלך תנועה זו (שהיא גם העבודה של הכוח השקול).
 
את העבודה שמבצע [[כוח משמר]] על גוף אפשר לראות כמינוס שינוי ב[[אנרגיה פוטנציאלית|אנרגיה הפוטנציאלית]], כלומר כשכוח כזה עושה עבודה חיובית האנרגיה הפוטנציאלית יורדת ואפשר לראות זאת כאילו היא עברה אל הגוף, ולהפך.
<math>W=\Delta E_k=\frac{1}{2}mv_f^2 - \frac{1}{2}mv_i^2</math>
 
את העבודה שמבצע [[כוח משמר]] על גוף אפשר לראות כמינוס שינוי ב[[אנרגיה פוטנציאלית|אנרגיה הפוטנציאלית]], כלומר כשכוח כזה עושה עבודה חיובית האנרגיה הפוטנציאלית יורדת ואפשר לראות זאת כאילו היא עברה אל האנרגיה הקינטית של הגוף, ולהפך.
 
<math>W=-\Delta PE</math>
 
== עבודה ושימור אנרגיה ==
198

עריכות