Dars Documents

تعریف کار در فیزیک:

مفهوم کار در فیزیک به شرایطی گفته می شود که نیروی ما بتواند جسمی را جابجا کند.

بنابراین برای انجام کار دو شرط زیر ضروری است:

1. وارد شدن نیرو به جسم
2. جابجا شدن جسم

فرمول محاسبه کار:

با توجه به دو شرط فوق به راحتی می توان به فرمول کار دست یافت:

 در این فرمول:

کار را با حرف W ، نیرو را با حرف F  و جابجایی را به حرف d نشان می دهند.

پس می توان فرمول کار را اینگونه نوشت:

لازم است بدانید که:

در محاسبه کار بایستی نیروی وارد بر جسم و جابجایی جسم را در یک راستا تصور کنیم تا فرمول کار صدق کند. لذا لازم است زاویه ای که بردار نیرو با بردار جابجایی می سازد در محاسبه ملاک قرار گیرد. از این رو فرمول محاسبه کار را می توان به صورت کامل تری نوشت.

دراین شرایط حالت های زیر می تواند رخ دهد:

1. اگر زاویه  صفر درجه باشد، بدین معنی است که کل نیرو ما کار انجام می دهد.
2. اگر زاویه ۹۰ درجه باشد، بدین معنی است که نیروی ما عمود بر جابجایی است . از آنجایی که Cos 90 در ریاضی صفر می باشد می توان نتیجه گرفت میزان کار صفر است.
3. اگر زاویه بین صفر و ۹۰ درجه باشد، اندازه کار همواره مثبت است و اصطلاحا کار مثبت یا کار محرک نامیده می شود.
4. اگر زاویه ۱۸۰ درجه باشد، بدین معنی است که کل نیرو کار انجام می دهد ولی کار ما منفی است.
5. اگر زاویه بین ۹۰ و ۱۸۰ درجه باشد نیز با کار منفی در فیزیک مواجه هستیم که اصطلاحا آن را کار مقاوم نیز می نامیم.

واحد کار چیست؟

واحد نیرو بر حسب نیوتن و واحد جایجایی بر حسب متر می باشد. با توجه به فرمول محاسبه کار می توان واحد کار را نیوتن در متر ( N*m ) دانست که تحت عنوان ژول شناخته می شود.

محاسبه کار با بردارهای یکه:

گاهی در علم فیزیک نیرو و جابجایی به صورت بردارهای یکه بیان می شوند. در این شرایط بایستی برای محاسبه کار بردارهای یکه نیرو و جابجایی را ضرب داخلی کنیم.

محاسبه کار با نمودار نیرو- جابجایی:

میزان جابجایی یک جسم تحت تاثیر نیرو را می توان به صورت نموداری ترسیم کرد که نمودار نیرو- جابجایی نامیده می شود.

با توجه به زاویه بین نیرو و جابجایی می توان با استفاده از این نمودار  نیز میزان کار را محاسبه کرد.

اگر زاویه  صفر یا ۱۸۰ درجه باشد، سطح زیر نمودار معادل کار انجام شده می باشد و تنها کافی است مساحت زیر نمودار را محاسبه کنیم.

حال اگر زاویه  غیر از این باشد، در محاسبه کار بایستی Cos را در نظر بگیریم و آن را در مساحت زیر نمودار ضرب کنیم.