LENDÜLETBEN

BioFiz&Biotech&Kutatás

 Energia, energiaváltozások, munka

 Munka kiszámítása

Az olyan jelenségeknél, amelyek során a kifejtett erő elmozdulást okoz egy testen, azt mondjuk, hogy az erő munkát végzett. A munkavégzésnek mindig van valami látható eredménye a test helyzetében vagy a mozgásállapotában. Nem nevezhetjük viszont munkavégzésnek azt a tevékenységet, amikor egyszerűen csak támasztjuk a falat. Ekkor ugyan valamilyen F erővel nyomjuk azt, de a fal nem mozdul el, így semmiféle "eredménye" sincs az erőkifejtésünknek. (Fizikailag nem nevezzük "eredménynek" a fáradtságunkat, és nem nevezzük fizikai munkavégzésnek a kizárólag szellemi tevékenységet sem!)

 A munkát, mint fizikai mennyiséget W-vel, az angol "work" szó kezdőbetűjével jelöljük.

Egy adott testre ható erő munkavégzését úgy definiáljuk, mint a test elmozdulásának és az erő elmozdulás irányába eső összetevőjének a szorzatát:  

A munka az erőből és a hosszúságból származtatott skaláris fizikai mennyiség, mértékegysége a , amit James Prescott Joule (1818-1889) angol tudós tiszteletére joule-nak nevezünk, és J-vel jelölünk.

Ha az erő iránya az elmozdulás irányával α szöget zár be, akkor a definíció szerint

A definícióban szereplő cos α tényező azt eredményezi, hogyha az erő iránya merőleges a test elmozdulására, azaz nincs az erőnek az elmozdulás irányába eső összetevője, akkor ez az erő nem végez a testen munkát. Ha a test az erő irányában mozog, akkor a munka egyszerűen , mivel a két párhuzamos vektor 0 fokos szöget zár be egymással, és cos 0° = 1 . Különösen érdekes, és mint a későbbiekben látni fogjuk, fontos és tanulságos az az elrendezés, amikor a testre ható erő az elmozdulással éppen ellentétes irányú, tehát a kérdéses szög 180 fok. Ebben az esetben a cos180° = -1 miatt az erő munkája negatív. Ez az eset áll fönn például fékezéskor. Ezért mondhatjuk, hogy a nehézségi erő negatív munkát végez a fölfelé dobott testen, illetve a súrlódási erő negatív munkát végez a talajon csúszó testen.

 Munka, energia, teljesítmény témakör a sulineten

1, Az edényben levő hideg vízhez meleg vizet öntünk. Hasonlítsd össze a grafikon alapján a hideg és a meleg víz hőmérséklet-változását, tömegét és belső (termikus) energiájának változását!

a)      A hideg víz hőmérséklet-változása ……………………………….….., mint a meleg víz hőmérséklet-változása.

b)      A hideg víz tömege ………………….………………..., mint a meleg víz tömege.

a)      A hideg víz belsőenergia-változása …………………..……., mint a meleg víz belsőenergia-változása.
 

 
 2, Napközben a hideg vasúti sín felmelegszik. Hasonlítsd össze a hideg és a meleg sín belső (termikus) energiáját és a sín részecskéinek a sebességét! 

a)      A meleg vasúti sín belső energiája ……………..………….., mint a hideg vasúti sín belső energiája.

            b)  A meleg vasúti sín részecskéi ……………………..sebességgel mozognak, mint a hideg vasúti sín részecskéi.