- Apakah kerja mekanikal?
- Ciri-ciri kerja mekanikal
- Formula kerja mekanikal
- Jenis kerja mekanikal
- Contoh kerja mekanikal
Kami menerangkan kerja mekanikal dalam fizik, ciri-cirinya dan formula untuk mengiranya. Juga, jenis yang wujud dan contoh.
Apakah kerja mekanikal?
Dalam fizikal, dan lebih khusus lagi dalam cawangan daripada mekanik, dimaksudkan dengan kerja mekanikal (atau ringkasnya bekerja) kepada tindakan a kekuatan pada badan yang sedang berehat pergerakan, supaya menghasilkan a anjakan dalam badan berkadar dengan Tenaga dilaburkan dalam daya yang menggerakkannya. Dalam erti kata lain, kerja mekanikal ialah jumlah tenaga yang dipindahkan ke jasad oleh daya yang bertindak ke atasnya.
Kerja mekanikal adalah magnitud skalar, yang biasanya diukur dalam Sistem antarabangsa (SI) melalui joule atau joule (J) dan diwakili oleh huruf W (daripada bahasa Inggeris kerja, "Bekerja"). Di samping itu, kita sering bercakap tentang kerja positif atau negatif bergantung kepada sama ada daya memindahkan tenaga ke objek (kerja positif) atau menolaknya (kerja negatif). Oleh itu, sebagai contoh, sesiapa yang membaling bola melakukan kerja positif, manakala sesiapa yang menangkapnya melakukan kerja negatif.
Ciri-ciri kerja mekanikal
Kerja mekanikal dicirikan oleh:
- Ia adalah magnitud skalar, yang diukur melalui joule (iaitu, kilogram per meter persegi dibahagikan dengan kuasa dua kedua) dan diwakili oleh huruf W.
- Ia bergantung secara langsung kepada daya yang menyebabkannya, supaya untuk ada kerja mekanikal pada badan, mesti ada daya mekanikal yang dikenakan ke atasnya di sepanjang laluan yang ditetapkan.
- Dalam bahasa semasa, istilah "kerja" digunakan untuk mentakrifkan aktiviti mekanikal yang prestasinya menggunakan sejumlah tenaga.
- Pemindahan daripada haba (tenaga kalori) tidak dianggap sebagai satu bentuk kerja, walaupun ia terdiri daripada pemindahan tenaga.
Formula kerja mekanikal
Formula paling mudah untuk mengira kerja jasad yang digerakkan oleh daya biasanya seperti berikut:
W = F x d
di mana W ialah kerja yang dilakukan, F ialah daya yang bertindak ke atas jasad, dan D ialah jarak sesaran yang dialami oleh jasad itu.
Walau bagaimanapun, daya dan jarak biasanya dianggap magnitud vektor, yang memerlukan orientasi tertentu dalam ruang. Oleh itu, formula di atas boleh dirumuskan semula untuk memasukkan orientasi tersebut, seperti berikut:
W = F x d x cos𝛂
di mana kosinus alfa (cos𝛂) menentukan sudut antara arah di mana daya dikenakan dan arah di mana objek bergerak sebagai hasilnya.
Jenis kerja mekanikal
Kerja mekanikal boleh terdiri daripada tiga jenis, bergantung kepada sama ada ia menambah, menolak atau mengekalkan tahap tenaga dalam badan yang bergerak. Oleh itu, kita boleh bercakap tentang:
- Kerja positif (W > 0). Ia berlaku apabila daya menyumbang tenaga kepada objek yang dimaksudkan, menghasilkan sesaran dalam arah yang sama di mana daya digunakan. Contohnya ialah pemain golf yang memukul bola dengan kayu dan membuatnya terbang beberapa meter, atau pemain besbol yang memukul bola dalam gerakan, mengubah suai trajektori yang dimilikinya.
- Kerja sifar (W = 0). Ia berlaku apabila daya yang dikenakan tidak menghasilkan sebarang anjakan dalam objek, walaupun ia memakan tenaga dalam prosesnya. Contohnya ialah orang yang menolak perabot yang sangat berat tanpa membuatnya bergerak satu inci.
- Kerja negatif (W < 0).Ia berlaku apabila daya yang dikenakan menolak tenaga daripada objek yang dimaksudkan, menentang pergerakan yang telah dibawa oleh objek atau mengurangkan anjakannya. Contoh ini ialah pemain besbol yang menangkap bola yang dibaling oleh orang lain, menghalangnya daripada meneruskan trajektorinya; atau seseorang yang berdiri di hadapan objek yang jatuh ke bawah bukit dan, walaupun tidak dapat menghentikannya sepenuhnya, berjaya memperlahankan kejatuhannya.
Contoh kerja mekanikal
Beberapa contoh kerja mekanikal ialah:
- Dalam permainan bola sepak, pengadil mengambil penalti dan Lionel Messi menendang bola ke arah gawang, dengan daya 500N, menjadikannya bergerak kira-kira 15 meter tanpa menyentuh tanah. Berapa banyak kerja yang anda lakukan untuk menjaringkan gol itu?
Jawapan: menggunakan formula W = F x d, kita mempunyai bahawa Messi melakukan kerja 500N x 15m, iaitu, kerja bersamaan dengan 7500 J.
- Sebuah kereta api menuju ke selatan dengan kelajuan penuh, menuju ke sebuah kereta yang tersangkut di landasan. Seorang adiwira, menyedari bahaya, memutuskan untuk berdiri di hadapan lokomotif dan menghentikan kemajuannya. Memandangkan kereta api itu membawa bersamanya daya 20,000 N, bahawa wira-wira itu kebal, dan lokomotif itu berada 700 meter dari kereta yang terperangkap, berapa banyak kerja yang perlu dilakukan oleh wira-wira itu untuk menghentikannya?
Jawapan: Memandangkan membrek lokomotif memerlukan sekurang-kurangnya 20,000 N dalam arah yang bertentangan, dan wira-wira itu ingin meninggalkan margin sekurang-kurangnya 2 meter antara lokomotif dan kereta yang terperangkap, kita tahu bahawa dia mesti menggunakan kerja sama dengan 20,000 N x 698 m, iaitu kerja negatif 13,960,000 J.