Wat is de definitie van werk in de natuurkunde?

In de natuurkunde wordt werk gedefinieerd als een kracht die de beweging of verplaatsing van een object veroorzaakt. In het geval van een constante kracht is werk het scalaire product van de kracht die op een object werkt en de verplaatsing die door die kracht wordt veroorzaakt. Hoewel zowel kracht als verplaatsing vectorgrootheden zijn, heeft werk geen richting vanwege de aard van een scalair product (of puntproduct) in de vectorwiskunde. Deze definitie is consistent met de juiste definitie omdat een constante kracht integreert met alleen het product van de kracht en afstand.

Lees verder om enkele voorbeelden uit de praktijk te leren en hoe u de hoeveelheid werk kunt berekenen die wordt uitgevoerd.

Voorbeelden van werk

Er zijn veel voorbeelden van werk in het dagelijks leven. De Physics Classroom noteert er een paar: een paard dat een ploeg door het veld trekt; een vader die een kruidenier door het gangpad van een supermarkt duwt; een student die een rugzak vol boeken op haar schouder heft; een gewichtheffer die een halter boven zijn hoofd opheft; en een Olympian die de kogelstoot lanceerde.

Over het algemeen moet er, om te werken, een kracht worden uitgeoefend op een voorwerp waardoor het beweegt. Dus een gefrustreerde persoon die tegen een muur duwt, alleen om zichzelf uit te putten, doet geen werk omdat de muur niet beweegt. Maar een boek dat van een tafel valt en de grond raakt, zou als werk worden beschouwd, althans in termen van fysica, omdat een kracht (zwaartekracht) op het boek inwerkt waardoor het in een neerwaartse richting wordt verplaatst.

Wat werkt er niet?

Interessant is dat een ober die een dienblad hoog boven zijn hoofd draagt, ondersteund door één arm, terwijl hij in een gestaag tempo door een kamer loopt, denkt dat hij hard werkt. (Hij kan zelfs transpireren.) Maar per definitie doet hij het niet ieder werk. Het is waar dat de ober kracht gebruikt om het dienblad boven zijn hoofd te duwen, en ook waar, het dienblad beweegt door de kamer terwijl de ober loopt. Maar de kracht - het opheffen van de lade door de ober - doet dat niet oorzaak de te verplaatsen lade. "Om een ​​verplaatsing te veroorzaken, moet er een krachtcomponent in de richting van de verplaatsing zijn", merkt The Physics Classroom op.

Werk berekenen

De basisberekening van werk is eigenlijk vrij eenvoudig:

W = Fd

Hier staat "W" voor werk, "F" is de kracht en "d" staat voor verplaatsing (of de afstand die het object aflegt). Physics for Kids geeft dit voorbeeldprobleem:

Een honkbalspeler gooit een bal met een kracht van 10 Newton. De bal reist 20 meter. Wat is het totale werk?

Om dit op te lossen, moet u eerst weten dat een Newton wordt gedefinieerd als de kracht die nodig is om een ​​massa van 1 kilogram (2,2 pond) te leveren met een versnelling van 1 meter (1,1 yards) per seconde. Een Newton wordt over het algemeen afgekort als "N." Gebruik dus de formule:

W = Fd

Dus:

W = 10 N * 20 meter (waar het symbool "*" keer staat)

Zo:

Werk = 200 joules