Sebelum mengungkap topik “Bagaimana pekerjaan diukur”, perlu dilakukan kemunduran kecil. Segala sesuatu di dunia ini mematuhi hukum fisika. Setiap proses atau fenomena dapat dijelaskan berdasarkan hukum fisika tertentu. Untuk setiap besaran yang diukur ada satuan yang biasanya diukur. Satuan pengukuran adalah konstan dan memiliki makna tunggal di seluruh dunia.
Alasannya adalah sebagai berikut. Pada tahun sembilan belas enam puluh, pada Konferensi Umum Kesebelas tentang Berat dan Ukuran, sebuah sistem pengukuran diadopsi yang diakui di seluruh dunia. Sistem ini diberi nama Le Système International d’Unités, SI (SI System International). Sistem ini menjadi dasar penentuan satuan pengukuran yang diterima di seluruh dunia dan hubungannya.
Istilah fisik dan terminologi
Dalam fisika, satuan pengukuran kerja gaya disebut J (Joule), untuk menghormati fisikawan Inggris James Joule, yang memberikan kontribusi besar terhadap pengembangan cabang termodinamika dalam fisika. Satu Joule sama dengan bekerja dibuat oleh gaya sebesar satu N (Newton), bila penerapannya menggerakkan satu M (meter) searah gaya tersebut. Satu N (Newton) sama dengan kekuatan, bermassa satu kg (kilogram), dengan percepatan satu m/s2 (meter per sekon) searah gaya.
Untuk informasi anda. Dalam fisika, semuanya saling berhubungan; melakukan pekerjaan apa pun melibatkan melakukan tindakan tambahan. Sebagai contoh, kita dapat mengambil kipas angin rumah tangga. Saat kipas dicolokkan, bilah kipas mulai berputar. Bilah yang berputar mempengaruhi aliran udara, memberikan gerakan terarah. Ini adalah hasil pekerjaannya. Tetapi untuk melaksanakan pekerjaan tersebut, pengaruh kekuatan eksternal lainnya diperlukan, yang tanpanya tindakan tersebut tidak mungkin dilakukan. Ini termasuk arus listrik, daya, tegangan dan banyak nilai terkait lainnya.
Arus listrik, pada intinya, adalah pergerakan elektron yang teratur dalam suatu konduktor per satuan waktu. Arus listrik didasarkan pada partikel bermuatan positif atau negatif. Mereka disebut muatan listrik. Dilambangkan dengan huruf C, q, Kl (Coulomb), dinamai ilmuwan dan penemu Perancis Charles Coulomb. Dalam sistem SI, ini adalah satuan pengukuran jumlah elektron bermuatan. 1 C sama dengan volume partikel bermuatan yang mengalir melaluinya persilangan konduktor per satuan waktu. Satuan waktunya adalah satu detik. Rumus muatan listrik ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Kuat arus listrik ditunjukkan dengan huruf A (ampere). Ampere adalah satuan dalam fisika yang mencirikan pengukuran kerja gaya yang dikeluarkan untuk memindahkan muatan sepanjang konduktor. Pada intinya, listrik- ini adalah pergerakan elektron yang teratur dalam konduktor di bawah pengaruh medan elektromagnetik. Konduktor adalah bahan atau garam cair (elektrolit) yang memiliki sedikit hambatan terhadap lewatnya elektron. Kekuatan arus listrik dipengaruhi oleh dua besaran fisis: tegangan dan hambatan. Mereka akan dibahas di bawah. Kuat arus selalu berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan.
Seperti disebutkan di atas, arus listrik adalah pergerakan elektron yang teratur dalam suatu konduktor. Namun ada satu peringatan: mereka memerlukan dampak tertentu untuk bergerak. Efek ini diciptakan dengan menciptakan perbedaan potensial. Muatan listrik mungkin positif atau negatif. Muatan positif selalu berusaha untuk muatan negatif. Hal ini diperlukan untuk keseimbangan sistem. Perbedaan jumlah partikel bermuatan positif dan negatif disebut tegangan listrik.
Daya adalah jumlah energi yang dikeluarkan untuk melakukan usaha sebesar satu J (Joule) dalam selang waktu satu detik. Satuan ukuran dalam fisika disebut W (Watt), dalam sistem SI W (Watt). Karena daya listrik dihitung, ini dia nilai yang dikeluarkan energi listrik untuk eksekusi tindakan tertentu dalam jangka waktu tertentu.
Untuk dapat mengkarakterisasi sifat-sifat energi gerak, diperkenalkan konsep kerja mekanik. Dan itu ada di dalam dirinya manifestasi yang berbeda artikel ini dikhususkan untuk. Topiknya mudah dan cukup sulit untuk dipahami. Penulis dengan tulus berusaha membuatnya lebih mudah dipahami dan dipahami, dan kita hanya bisa berharap bahwa tujuan telah tercapai.
Pekerjaan mekanis disebut?
Disebut apakah itu? Jika suatu gaya bekerja pada suatu benda, dan sebagai akibat dari aksinya benda tersebut bergerak, maka hal ini disebut kerja mekanis. Jika didekati dari sudut pandang filsafat ilmiah di sini beberapa aspek tambahan dapat disorot, tetapi artikel ini akan membahas topik tersebut dari sudut pandang fisika. Pekerjaan mekanis- tidak sulit jika Anda memikirkan baik-baik kata-kata yang tertulis di sini. Namun kata “mekanis” biasanya tidak ditulis, dan semuanya disingkat menjadi kata “kerja”. Namun tidak semua pekerjaan bersifat mekanis. Inilah seorang pria yang duduk dan berpikir. Apakah itu bekerja? Secara mental ya! Tapi apakah ini pekerjaan mekanis? TIDAK. Bagaimana jika seseorang berjalan? Jika suatu benda bergerak di bawah pengaruh gaya, maka ini adalah kerja mekanis. Itu mudah. Dengan kata lain, gaya yang bekerja pada suatu benda melakukan kerja (mekanis). Dan satu hal lagi: usahalah yang dapat mencirikan hasil kerja suatu gaya tertentu. Jadi, jika seseorang berjalan, maka gaya-gaya tertentu (gesekan, gravitasi, dll.) melakukan kerja mekanis pada orang tersebut, dan sebagai akibat dari tindakannya, orang tersebut mengubah titik lokasinya, dengan kata lain, bergerak.
Bekerja bagaimana kuantitas fisik sama dengan gaya yang bekerja pada benda, dikalikan dengan lintasan yang dibuat benda di bawah pengaruh gaya ini dan dalam arah yang ditunjukkan olehnya. Kita dapat mengatakan bahwa kerja mekanis terjadi jika 2 kondisi terpenuhi secara bersamaan: suatu gaya bekerja pada benda, dan benda itu bergerak searah dengan aksinya. Namun hal itu tidak terjadi atau tidak terjadi jika gaya bekerja dan benda tidak mengubah letaknya pada sistem koordinat. Berikut adalah contoh kecil ketika pekerjaan mekanis tidak dilakukan:
- Jadi seseorang dapat bersandar pada batu besar untuk memindahkannya, tetapi kekuatannya tidak cukup. Gaya bekerja pada batu, tetapi batu tidak bergerak dan tidak terjadi usaha.
- Benda bergerak dalam sistem koordinat, dan gayanya sama dengan nol atau semuanya telah dikompensasi. Hal ini dapat diamati ketika bergerak dengan inersia.
- Ketika arah gerak suatu benda tegak lurus terhadap aksi gaya. Ketika kereta api bergerak sepanjang garis horizontal, gravitasi tidak melakukan tugasnya.
Tergantung pada kondisi tertentu Pekerjaan mekanis bisa bersifat negatif dan positif. Jadi, jika arah gaya dan gerak benda sama, maka terjadilah usaha positif. Contoh usaha positif adalah pengaruh gravitasi pada setetes air yang jatuh. Tetapi jika gaya dan arah geraknya berlawanan, maka terjadi kerja mekanik negatif. Contoh dari opsi tersebut adalah naik balon dan gaya gravitasi, yang membuatnya pekerjaan negatif. Jika suatu benda dipengaruhi oleh beberapa gaya, usaha tersebut disebut “usaha gaya resultan”.
Fitur penerapan praktis (energi kinetik)
Mari beralih dari teori ke bagian praktis. Secara terpisah, kita harus membicarakan tentang kerja mekanik dan penerapannya dalam fisika. Seperti yang mungkin diingat banyak orang, seluruh energi tubuh dibagi menjadi kinetik dan potensial. Ketika suatu benda berada dalam keadaan setimbang dan tidak bergerak kemana-mana, energi potensialnya sama dengan energi totalnya dan energi kinetiknya sama dengan nol. Ketika gerak dimulai, energi potensial mulai berkurang, energi kinetik mulai meningkat, tetapi totalnya sama dengan energi total benda. Untuk suatu titik material, energi kinetik didefinisikan sebagai kerja gaya yang mempercepat titik dari nol ke nilai H, dan dalam bentuk rumus kinetika suatu benda sama dengan ½*M*N, dengan M adalah massa. Untuk mengetahui energi kinetik suatu benda yang terdiri dari banyak partikel, Anda perlu mencari jumlah seluruh energi kinetik partikel tersebut, dan hasilnya adalah energi kinetik tubuh.
Fitur penerapan praktis (energi potensial)
Jika semua gaya yang bekerja pada benda bersifat konservatif, dan energi potensial sama dengan energi total, maka tidak ada usaha yang dilakukan. Postulat ini dikenal dengan hukum kekekalan energi mekanik. Energi mekanik dalam sistem tertutup adalah konstan dalam selang waktu tertentu. Hukum kekekalan banyak digunakan untuk menyelesaikan masalah mekanika klasik.
Fitur penerapan praktis (termodinamika)
Dalam termodinamika, usaha yang dilakukan gas selama pemuaian dihitung dengan integral tekanan dikali volume. Pendekatan ini dapat diterapkan tidak hanya pada kasus dimana terdapat fungsi volume yang pasti, namun juga pada semua proses yang dapat ditampilkan pada bidang tekanan/volume. Ia juga menerapkan pengetahuan tentang kerja mekanis tidak hanya pada gas, tetapi juga pada apa pun yang dapat memberikan tekanan.
Ciri-ciri penerapan praktis dalam praktek (mekanika teori)
Dalam mekanika teoretis, semua sifat dan rumus yang dijelaskan di atas dipertimbangkan secara lebih rinci, khususnya proyeksi. Dia juga memberikan definisinya sendiri berbagai formula kerja mekanis (contoh definisi integral Rimmer): batas kecenderungan jumlah semua gaya kerja dasar ketika kehalusan partisi cenderung nilai nol, disebut kerja gaya sepanjang kurva. Mungkin sulit? Tapi tidak ada apa-apa, s mekanika teoritis Semua. Ya, semua pekerjaan mekanik, fisika, dan kesulitan lainnya telah selesai. Selanjutnya hanya akan ada contoh dan kesimpulan.
Satuan pengukuran kerja mekanik
SI menggunakan joule untuk mengukur kerja, sedangkan GHS menggunakan erg:
- 1 J = 1 kg m²/s² = 1 Nm
- 1 erg = 1 g cm²/s² = 1 dyne cm
- 1 erg = 10 −7 J
Contoh pekerjaan mekanis
Untuk akhirnya memahami konsep seperti kerja mekanis, Anda harus mempelajari beberapa contoh individual yang memungkinkan Anda mempertimbangkannya dari banyak sisi, tetapi tidak semua,:
- Ketika seseorang mengangkat batu dengan tangannya, kerja mekanis terjadi dengan bantuan kekuatan otot tangan;
- Ketika kereta api berjalan di sepanjang rel, ia ditarik oleh gaya traksi traktor (lokomotif listrik, lokomotif diesel, dll);
- Jika Anda mengambil pistol dan menembakkannya, maka berkat gaya tekanan yang diciptakan oleh gas bubuk, pekerjaan akan dilakukan: peluru digerakkan sepanjang laras pistol bersamaan dengan peningkatan kecepatan peluru itu sendiri;
- Kerja mekanis juga terjadi ketika gaya gesekan bekerja pada suatu benda, memaksanya mengurangi kecepatan gerakannya;
- Contoh di atas dengan bola ketika naik ke dalam sisi yang berlawanan relatif terhadap arah gravitasi, juga merupakan contoh kerja mekanis, namun selain gravitasi, gaya Archimedes juga bekerja ketika segala sesuatu yang lebih ringan dari udara naik ke atas.
Apa itu kekuatan?
Terakhir, saya ingin menyentuh topik kekuasaan. Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya dalam satu satuan waktu disebut daya. Faktanya, daya adalah besaran fisis yang mencerminkan perbandingan usaha dengan periode waktu tertentu selama usaha tersebut dilakukan: M=P/B, dimana M adalah daya, P adalah usaha, B adalah waktu. Satuan SI untuk daya adalah 1 W. Satu watt sama dengan daya yang melakukan kerja satu joule dalam satu detik: 1 W=1J\1s.
Perhatikan bahwa usaha dan energi memiliki satuan pengukuran yang sama. Artinya usaha dapat diubah menjadi energi. Misalnya untuk mengangkat suatu benda sampai ketinggian tertentu, maka benda tersebut mempunyai energi potensial, maka diperlukan gaya yang dapat melakukan usaha tersebut. Usaha yang dilakukan gaya angkat akan berubah menjadi energi potensial.
Aturan penentuan usaha menurut grafik ketergantungan F(r): usaha secara numerik sama dengan luas gambar di bawah grafik gaya versus perpindahan.
Sudut antara vektor gaya dan perpindahan
1) Menentukan dengan tepat arah gaya yang melakukan usaha; 2) Kami menggambarkan vektor perpindahan; 3) Kami memindahkan vektor ke satu titik dan mendapatkan sudut yang diinginkan.
Pada gambar, benda dikenai gaya gravitasi (mg), reaksi tumpuan (N), gaya gesekan (Ftr) dan gaya tarik tali F, yang dipengaruhi oleh benda tersebut. bergerak r.
Pekerjaan gravitasi
Pekerjaan reaksi dasar
Pekerjaan gaya gesekan
Usaha yang dilakukan dengan tegangan tali
Usaha yang dilakukan dengan gaya resultan
Kerja gaya resultan dapat dicari dengan dua cara: Metode pertama - sebagai jumlah usaha (dengan mempertimbangkan tanda “+” atau “-”) dari semua gaya yang bekerja pada benda, dalam contoh kita
Cara 2 - pertama cari resultan gaya, lalu langsung usahanya, lihat gambar
Kerja gaya elastis
Untuk mencari usaha yang dilakukan oleh gaya elastis, perlu diperhatikan bahwa gaya ini berubah karena bergantung pada perpanjangan pegas. Dari hukum Hooke dapat disimpulkan bahwa dengan bertambahnya perpanjangan mutlak, gaya juga bertambah.
Untuk menghitung kerja gaya elastis selama peralihan pegas (benda) dari keadaan tidak berubah bentuk ke keadaan berubah bentuk, gunakan rumus
Kekuatan
Besaran skalar yang mencirikan kecepatan kerja (dapat dianalogikan dengan percepatan, yang mencirikan laju perubahan kecepatan). Ditentukan oleh rumus
Efisiensi
Efisiensi adalah perbandingan kerja berguna yang dilakukan suatu mesin terhadap seluruh kerja yang dikeluarkan (energi yang disuplai) selama waktu yang sama.
Efisiensi dinyatakan dalam persentase. Semakin mendekati angka 100%, semakin tinggi performa mesin. Tidak mungkin ada efisiensi yang lebih besar dari 100, karena tidak mungkin melakukan lebih banyak pekerjaan dengan menggunakan lebih sedikit energi.
Efisiensi bidang miring- ini adalah perbandingan usaha yang dilakukan oleh gravitasi dengan usaha yang dikeluarkan untuk bergerak sepanjang bidang miring.
Hal utama yang perlu diingat
1) Rumus dan satuan pengukuran;
2) Pekerjaan itu dilakukan dengan paksa;
3) Mampu menentukan sudut antara vektor gaya dan perpindahan
Jika usaha yang dilakukan oleh suatu gaya ketika menggerakkan suatu benda sepanjang lintasan tertutup adalah nol, maka gaya-gaya tersebut disebut konservatif atau potensi. Usaha yang dilakukan oleh gaya gesekan ketika menggerakkan suatu benda sepanjang lintasan tertutup tidak pernah sama dengan nol. Gaya gesekan, tidak seperti gaya gravitasi atau gaya elastis, adalah non-konservatif atau tidak potensial.
Ada kondisi dimana rumus tersebut tidak dapat digunakan 
Jika gayanya berubah-ubah, jika lintasan geraknya berupa garis lengkung. Dalam hal ini, jalur dibagi menjadi beberapa bagian kecil yang memenuhi kondisi ini, dan pekerjaan dasar pada masing-masing bagian ini dihitung. Total usaha dalam hal ini sama dengan jumlah aljabar karya dasar: 
Besar kecilnya usaha yang dilakukan oleh suatu gaya tertentu bergantung pada pilihan sistem acuan.
Apa artinya?
Dalam fisika, “usaha mekanis” adalah kerja suatu gaya (gravitasi, elastisitas, gesekan, dll.) pada suatu benda, yang mengakibatkan benda tersebut bergerak.
Seringkali kata “mekanis” tidak ditulis.
Kadang-kadang Anda dapat menemukan ungkapan “benda telah melakukan usaha”, yang pada prinsipnya berarti “gaya yang bekerja pada benda telah melakukan usaha”.
Saya pikir - saya sedang bekerja.
Saya pergi - saya juga bekerja.
Di manakah pekerjaan mekanis di sini?
Jika suatu benda bergerak di bawah pengaruh suatu gaya, maka kerja mekanis dilakukan.
Mereka mengatakan bahwa tubuh bekerja.
Atau lebih tepatnya, akan menjadi seperti ini: usaha dilakukan oleh gaya yang bekerja pada benda.
Usaha mencirikan hasil suatu gaya.
Gaya-gaya yang bekerja pada seseorang melakukan kerja mekanis padanya, dan sebagai akibat dari aksi gaya-gaya ini, orang tersebut bergerak.
Usaha adalah besaran fisis, sama dengan produknya gaya yang bekerja pada suatu benda, jalur yang dibuat oleh benda tersebut di bawah pengaruh suatu gaya searah dengan gaya tersebut.
A - pekerjaan mekanis,
F - kekuatan,
S - jarak yang ditempuh.
Pekerjaan selesai, jika 2 kondisi terpenuhi secara bersamaan: suatu gaya bekerja pada benda dan benda tersebut
bergerak searah dengan gaya tersebut.
Tidak ada pekerjaan yang selesai(yaitu sama dengan 0), jika:
1. Gaya bekerja, tetapi benda tidak bergerak.
Contoh: kita memberikan gaya pada sebuah batu, namun tidak dapat menggerakkannya.
2. Benda bergerak, dan gayanya nol, atau semua gaya dikompensasi (yaitu resultan gaya-gaya ini adalah 0).
Contoh: ketika bergerak secara inersia, tidak ada usaha yang dilakukan.
3. Arah gaya dan arah gerak benda saling tegak lurus.
Misalnya: ketika kereta api bergerak mendatar, gravitasi tidak melakukan kerja.
Pekerjaan bisa positif dan negatif
1. Jika arah gaya dan arah gerak benda bertepatan, maka dilakukan usaha positif.
Contoh: gaya gravitasi yang bekerja pada setetes air yang jatuh melakukan usaha positif.
2. Jika arah gaya dan gerak benda berlawanan, maka dilakukan usaha negatif.
Misalnya: gaya gravitasi yang bekerja pada balon yang naik menghasilkan usaha negatif.
Jika beberapa gaya bekerja pada suatu benda, maka pekerjaan penuh waktu semua gaya sama dengan usaha yang dilakukan oleh gaya yang dihasilkan.
Unit kerja
Untuk menghormati ilmuwan Inggris D. Joule, satuan kerja diberi nama 1 Joule.
DI DALAM sistem internasional satuan (SI):
[A] = J = Nm
1J = 1N 1m
Usaha mekanis sama dengan 1 J jika, di bawah pengaruh gaya 1 N, sebuah benda bergerak sejauh 1 m searah gaya ini.
Saat terbang dari ibu jari tangan manusia pada indeks
nyamuk bekerja - 0,000 000 000 000 000 000 000 000 001 J.
Jantung manusia melakukan kerja kira-kira 1 J per kontraksi, yang setara dengan kerja yang dilakukan ketika mengangkat beban seberat 10 kg ke ketinggian 1 cm.
DAPATKAN BEKERJA, TEMAN!
Kerja mekanis merupakan ciri energi gerak tubuh fisik, yang memiliki bentuk skalar. Ini sama dengan modulus gaya yang bekerja pada benda, dikalikan dengan modulus perpindahan yang disebabkan oleh gaya ini dan dengan kosinus sudut di antara keduanya.
Formula 1 - Pekerjaan mekanis.
F - Gaya yang bekerja pada tubuh.
s - Gerakan tubuh.
cosa - Kosinus sudut antara gaya dan perpindahan.
Rumus ini punya bentuk umum. Jika sudut antara gaya yang diterapkan dan perpindahan sama dengan nol, maka kosinusnya sama dengan 1. Oleh karena itu, usaha hanya akan sama dengan hasil kali gaya dan perpindahan. Sederhananya, jika suatu benda bergerak searah dengan gaya yang diterapkan, maka kerja mekanis sama dengan hasil kali gaya dan perpindahan.
Kedua kasus spesial, jika sudut antara gaya yang bekerja pada benda dan perpindahannya adalah 90 derajat. Dalam hal ini kosinus 90 derajat sama dengan nol, sehingga usahanya akan sama dengan nol. Memang benar, yang terjadi adalah kita menerapkan gaya pada satu arah, dan benda bergerak tegak lurus terhadap arah tersebut. Artinya, tubuh jelas tidak bergerak di bawah pengaruh kekuatan kita. Jadi, usaha yang dilakukan gaya kita untuk menggerakkan benda adalah nol.
Gambar 1 - Kerja gaya saat menggerakkan suatu benda.
Jika lebih dari satu gaya yang bekerja pada suatu benda, maka gaya total yang bekerja pada benda tersebut dihitung. Dan kemudian disubstitusikan ke dalam rumus sebagai satu-satunya gaya. Sebuah benda yang berada di bawah pengaruh gaya tidak hanya dapat bergerak lurus, tetapi juga sepanjang lintasan sewenang-wenang. Dalam hal ini, usaha dihitung untuk sebagian kecil pergerakan, yang dapat dianggap bujursangkar, dan kemudian dijumlahkan sepanjang seluruh lintasan.
Pekerjaan bisa berdampak positif dan negatif. Artinya, jika perpindahan dan gaya berimpit, maka usahanya positif. Dan jika suatu gaya diterapkan ke satu arah, dan benda bergerak ke arah lain, maka usahanya akan negatif. Contoh usaha negatif adalah usaha gaya gesek. Karena gaya gesekan diarahkan berlawanan dengan gerakan. Bayangkan sebuah benda bergerak di sepanjang pesawat. Suatu gaya yang diterapkan pada suatu benda mendorongnya ke arah tertentu. Gaya ini melakukan kerja positif untuk menggerakkan benda. Tetapi pada saat yang sama, gaya gesekan menghasilkan usaha negatif. Ini memperlambat pergerakan tubuh dan diarahkan ke gerakannya.
Gambar 2 - Gaya gerak dan gesekan.
Kerja mekanik diukur dalam Joule. Satu Joule adalah usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar satu Newton ketika menggerakkan suatu benda sejauh satu meter. Selain arah gerak benda, besarnya gaya yang diberikan juga dapat berubah. Misalnya, ketika pegas dikompresi, gaya yang diterapkan padanya akan meningkat sebanding dengan jarak yang ditempuh. Dalam hal ini, usaha dihitung menggunakan rumus.
Rumus 2 - Usaha kompresi pegas.
k adalah kekakuan pegas.
x - koordinat bergerak.
