Etusivu
Tehtävät
Kirjanmerkit
Mekaaninen työ
Hanki lisää sisältöä päivittämällä
Milloin fyysikot sanovat, että työ on tehty?
Huh. Tuo oli rankkaa työtä. Niinkö luulet? Entä minä sitten? Otin kaksi paalia kerralla, paljon enemmän työtä.
Joo. Mutta minä nostin kaksi kertaa korkeammalle. Yhteensä olen varmaan työskennellyt enemmän kuin sinä olet. Niin varmaan. Työ on käsite, jota käytämme jokapäiväisessä puheessa, ja se voi tarkoittaa monia eri asioita.
On monia eri tapoja tehdä työtä. Poliisi väijymässä rikollista piilopaikassaan, myyntiedustaja soittamassa puhelua, lääkäri kirjaamassa muistiinpanoa potilastietoihin. Mutta kun fysiikassa puhutaan työstä, sillä on oma, erityinen merkityksensä. Kun Maria ja Lena riitelivät siitä, kumpi on tehnyt enemmän työtä, heidän järkeilynsä kuulostaa aika paljon fysiikalta. Autetaanpa heitä löytämään ratkaisu.
Työn suorittamiseksi pitää käyttää voimaa johonkin kappaleeseen niin, että voima aiheuttaa sen liikkumisen. Maria ja Lena ovat nostamassa heinäpaaleja käyttämällä niihin lihasvoimaa. Tuo voima on tarpeeksi vahva ylittämään painovoiman, joka aiheuttaa paalien ylösliikkumisen. Voima, joka aiheuttaa liikettä. Maria ja Lena tekevät työtä fyysisessä merkityksessä.
Kumpi tekee enemmän työtä? Työn määrä lasketaan kertomalla voima siirtymällä eli matkalla. Työ = voima x matka. Se voidaan kirjoittaa näin: W = F x S Työ = voima x matka. Voima.
Se on heinäpaalin massa kertaa maan painovoima. 15 kg x 9,8 N/kg on pyöristettynä 150. Yhden heinäpaalin nostamiseen vaadittu voima on 150 newtonia. Maria nostaa 150 newtonin voimalla ja Lena nostaa kaksi kertaa tuon voiman - 300 newtonia. Nyt matka.
Lena nosti hänen 300 newtonin lastiaan 3 metriä ylöspäin. Maria nosti hänen 150 newtonin lastiaan 6 metriä ylöspäin. Lenan tekemä työ on 300 N x 3 m = 900 Nm Marian tekemä työ on 150 N x 6 m. Myös 900 Nm. Ja newtonmetri on sama asia kuin 1 joule.
Joka nostolla, jonka he tekevät, he tekevät saman määrän työtä. Niin paljon työtä, että on tauon aika. Lena nostaa tarjottimen, jota hän pitää paikoillaan 1 metri maanpinnan yläpuolella. Se on aika painava. Mutta tekeekö hän yhtään työtä?
Nostaessaan Lena kohtaa painovoiman, joten hän asettaa nostovoiman tarjottimeen. Mutta tarjotin ei liiku ylöspäin, joten Lena ei tee yhtään työtä. Entä nyt? Minkä voiman Lena kohdistaa tarjottimeen nyt? Kun Lena kävelee tasaisella vauhdilla, ei vaadita lähes yhtään voimaa jotta hän saa tarjottimen liikkumaan eteenpäin.
Mutta nostovoima suuntautuu ylöspäin ja työ tapahtuu vain voimalla, joka aiheuttaa siirtymän. Nostovoima ei aiheuta siirtymää. Tarjottimeen vaadittu voima - että se jatkaisi matkaansa kun se on saavuttanut vauhdin - on lähes 0. Ilmanvastus on niin pieni, että voimme jättää sen huomiotta. Joten tasaisella vauhdilla ja ja korkeudella yhtään voimaa ei kohdistu tarjottimeen.
Entäpä tämä? Tehdäänkö tässä työtä? Kyllä, penkin työntäminen soran läpi vaatii voimaa kitkan voittamiseen. Maria käyttää voimaa penkkiin, mikä aiheuttaa sen siirtymisen voiman suuntaisesti. Tarvitaan 200 newtonin voima penkin liikuttamiseksi ja Maria liikutti sitä 2 metriä, eli hän teki työtä 200 x 2 tai 400 newtonmetriä, tai 400 joulea.
Työ mitataan jouleissa aivan kuten energiakin, koska jos asiaa miettii, työ on energiaa, jonka on luonut voima, ja energia on kyky tehdä työtä. Oletko sekaisin? Älä huoli. Vaikka osaisit matematiikkaosuuden, on vaikeaa oikeasti ymmärtää, mitä energia ja työ ovat.