Praca - fizyka - Polski Serwis Naukowy

Praca – skalarna wielkość fizyczna, miara ilości energii przekazywanej między układami fizycznymi w procesach mechanicznych, elektrycznych, termodynamicznych i innych.

Praca w mechanice

W ruchu postępowym

Jeżeli ruch ciała jest prostoliniowy a wektor siły jest stały, pracę tej siły określa wzór $W = \vec{F}\cdot\vec{s} = F s \cos \alpha$

gdzie:

Napięcie elektryczne – różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Symbolem napięcia jest U. Napięcie elektryczne jest to stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku elektrycznego między punktami, dla których określa się napięcie, do wartości tego ładunku. Wyraża to wzór
Zmienna ekstensywna(wielkość ekstensywna, parametr ekstensywny) w fizyce i chemii to dowolna wielkość fizyczna, której wartość jest proporcjonalna do rozmiarów układu. Oznacza to, że wartość ta, obliczona dla układu złożonego z rozłącznych podukładów, jest sumą wartości obliczonych dla podukładów. Innymi słowy, jeśli układ u możemy podzielić na dwa podukłady, u1 i u2, to wielkość fizyczna S jest ekstensywna wtedy i tylko wtedy, gdy niezależnie od sposobu przeprowadzenia podziału zachodzi równość:

$\vec{F}$ – siła $\vec{s}$ – przemieszczenie

W ogólnym przypadku, gdy wektor siły nie jest stały lub przemieszczenie nie jest prostoliniowe, praca jest sumą prac wykonanych na niewielkich odcinkach, na tyle małych, że spełnione są powyższe warunki. Wyraża ją wówczas wzór całkowy $W_L = \int_{L} \mathrm{d} W =\int_{L} \vec{F} \cdot \mathrm{d}\vec{s}$

gdzie:

Generator magnetohydrodynamiczny, generator magnetogazodynamiczny – urządzenie do bezpośredniego przetwarzania energii cieplnej gazu w energię elektryczną. Jego działanie oparte jest na zjawisku powstania prądu elektrycznego w przewodniku poruszającym się w polu magnetycznym. W generatorze przewodnikiem jest plazma czyli silnie rozgrzany gaz przewodzący prąd elektryczny.
Zasada zachowania energii - empiryczne prawo fizyki, stwierdzające, że w układzie izolowanym suma wszystkich rodzajów energii układu jest stała (nie zmienia się w czasie). W konsekwencji, energia w układzie izolowanym nie może być ani utworzona, ani zniszczona, może jedynie zmienić się forma energii. Tak np. podczas spalania wodoru w tlenie energia chemiczna zmienia się w energię cieplną.

W – praca, L – całkowita droga, jaką pokonuje ciało , $\vec{F}$ – siła, $\mathrm{d}\vec{s}$ – wektor przesunięcia, α – kąt między wektorem siły i przesunięcia.

Jednostką miary pracy w układzie jednostek miar SI jest dżul (J) określany jako niuton·metr: $1 \mbox{J} = 1 \mbox{N} \cdot 1 \mbox{m}$

W ruchu obrotowym

Praca wykonywana podczas obrotu ciała o kąt φ pod wpływem momentu sił M wyraża się wzorem $W = \int \mathrm{d} W =\int \vec{M} \cdot \mathrm{d}\vec{\varphi}$

Szczególne przypadki

Dla szczególnych przypadków związanych z miarą kąta zawartego między siłą a przesunięciem jej punktu zaczepienia, wzór na pracę upraszcza się. Oto te przypadki:

Czas – skalarna wielkość fizyczna określająca kolejność zdarzeń oraz odstępy między zdarzeniami zachodzącymi w tym samym miejscu. Pojęcie to było również przedmiotem rozważań filozoficznych.
Energia wewnętrzna (oznaczana zwykle jako U lub Ew) w termodynamice – całkowity zasób energii układu stanowiący sumę energii oddziaływań międzycząsteczkowych i wewnątrzcząsteczkowych układu, a także energii ruchu cieplnego cząsteczek oraz wszystkich innych rodzajów energii występujących w układzie.

Gdy siła ma zwrot zgodny ze zwrotem przesunięcia jej punktu zaczepienia to kąt zawarty między siłą a przesunięciem jest równy 0°, a

$\cos (0^{\circ}) = 1 \,$ , więc $W = F s \,$ .

Gdy siła ma zwrot przeciwny do zwrotu wektora przesunięcia jej punktu zaczepienia, to kąt zawarty między siłą a przesunięciem jest równy 180°, a

$\cos (180^{\circ}) = - 1 \,$ , więc $W = - F s \,$ .

Gdy kierunek wektora siły jest prostopadły do kierunku wektora przesunięcia jej punktu zaczepienia, to kąt zawarty między siłą a przesunięciem jest równy 90°, a

$\cos (90^{\circ}) = 0 \,$ , więc $W = 0 \,$ (praca siły jest równa zero, "my" niosąc walizkę pracujemy, ale nie ma to żadnego związku z pracami sił działających na walizkę).

Praca jest procesem przekazywania energii i jest związana ze zmianą energii lub zamianą energii jednego rodzaju na energię innego rodzaju (np. praca niezrównoważonej siły grawitacji działającej na spadające ciało związana jest z zamianą energii potencjalnej (położenia) tego ciała na jego energię kinetyczną, a praca siły równoważącej siłę grawitacji podczas podnoszenia ciała zwiększa energię potencjalną (położenia). Związek między energią i pracą opisują niektóre sformułowania zasady zachowania energii.

Całka – ogólne określenie wielu różnych, choć powiązanych ze sobą pojęć analizy matematycznej. W artykule rachunek różniczkowy i całkowy podana jest historia ewolucji znaczenia samego słowa całka. Najczęściej przez "całkę" rozumie się całkę oznaczoną lub całkę nieoznaczoną (rozróżnia się je zwykle z kontekstu).
Przemieszczenie (wektor przesunięcia): jest to wektor łączący położenie początkowe z końcowym. Dla dowolnego ruchu krzywoliniowego wartość tego wektora jest mniejsza bądź równa drodze pokonanej przez ciało. Równość ma miejsce wówczas, gdy promień krzywizny toru dąży do nieskończoności (ruch prostoliniowy).

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)