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물리학에서 "일"은 일상 생활에서 사용되는 것과 다른 정의를 갖습니다. 특히이 용어는 물리적 인 힘이 물체를 움직이게 할 때 사용됩니다. 일반적으로 큰 힘으로 인해 물체가 너무 멀리 움직이면 사용중인 작업이 많고, 힘이 작거나 물체가 멀지 않으면 사용중인 작업이 거의 없습니다. 힘은 공식으로 계산할 수 있습니다. 일 = F × D × Cos (θ), 여기서 F = 힘 (뉴턴), D = 변위 (미터) 및 θ = 힘 벡터와 이동 방향 사이의 각도.

단계

3 가지 방법 중 1 : 차원에서 작업 찾기

1. 

   힘과 움직임 벡터의 방향을 찾으십시오. 시작하려면 물체가 움직이는 방향과 힘이 적용된 방향을 식별 할 수 있어야합니다. 예를 들어 손잡이로 작은 마차를 당기면 대각선 힘을 가하는 것입니다 ( 그보다 키가 큽니다.) 그러나이 섹션에서는 물체의 강도와 변위가 있다 같은 방향. 둘 다 일을 계산하는 방법에 대한 정보 아니 같은 방향을 가지고, 아래에서 더 많은 것을 읽으십시오.
   • 학습을 용이하게하기 위해 우리는 예제 문제를 따를 것입니다. 장난감 자동차가 당신 앞에있는 기차에 의해 직접 당겨지고 있다고 가정 해 봅시다. 이 경우 힘 벡터와 열차의 이동 방향이 같은 방향을 가리 킵니다.앞으로. 다음 단계에서는이 정보를 사용하여 개체에 적용된 작업을 계산합니다.

2. 

   
   
   물체의 변위를 찾으십시오. 작업 공식, D 또는 변위에 대해 필요로하는 첫 번째 변수는 가장 쉽게 찾을 수 있습니다. 변위는 기본적으로 시작점에서 힘의 적용을받는 물체가 이동 한 거리를 나타냅니다. 학업 문제에서이 정보는 일반적으로 진술의 다른 데이터에서 제공되거나 쉽게 공제됩니다. 실제 세계에서 변위를 찾으려면 물체가 이동 한 거리를 측정하기 만하면됩니다.
   • 거리 측정은 미터로 표시됩니다.
   • 장난감 기차의 예에서 그가 트랙을 여행하면서 한 일을 발견했다고 가정 해 보겠습니다. 특정 지점에서 시작하여 대략 멈춘 경우 2 미터 그런 다음 해당 값을 수식의 "D"값에 사용할 수 있습니다.

3. 

   
   
   물체에 적용된 힘을 찾으십시오. 다음으로 물체를 움직이는 데 사용되는 힘의 크기를 알아 내십시오. 이것은 힘의 "강도"를 측정 한 것입니다. 크기가 클수록 물체를 더 강하게 밀고 더 빨리 가속됩니다. 힘의 크기가 설명되지 않은 경우, F = M × A 공식을 사용하여 움직이는 물체의 질량 및 가속도 (충돌하는 힘이 없다고 가정)에서 얻을 수 있습니다.
   • 작업 공식에 대한 힘 측정 값은 뉴턴이어야합니다.
   • 이 예에서 힘의 크기를 알 수 없다고 가정 해 보겠습니다. 하나, 우린 알아 장난감 기차의 질량은 0.5kg이고 힘으로 인해 가속도가 0.7m / s로 증가했습니다. 이 경우 곱셈 M × A = 0.5 × 0.7 = 0.35 뉴턴.

4. 

   
   
   강도 × 거리를 곱하십시오. 물체에 작용하는 힘의 크기와 움직임의 거리를 알고 나면 나머지는 쉽습니다. 이 두 값을 곱하여 작업량을 찾으십시오.
   • 예제 문제를 해결할 때가되었습니다. 힘이 0.35 N이고 변위가 2m 인 경우 우리의 답은 곱하기 만하면됩니다. 0.35 × 2 = 0.7 줄.
   • 서론의 공식에서 Cos (θ)라는 추가 부분이 있음을 알 수 있습니다. 위에서 언급했듯이이 예에서는 움직임의 강도와 방향이 같은 방향을 향하고 있습니다. 이것은 둘 사이의 각도가 0 °와 같다는 것을 의미합니다. Cos (0) = 1이므로이 값을 방정식에 포함 할 필요가 없습니다. 결과에 1을 곱하면됩니다.

5. 

   줄로 답을 표현하십시오. 물리학에서 작업에 사용되는 값 (및 기타 여러 수량)은 거의 항상 줄이라는 측정 단위로 표현됩니다. 줄은 미터에 적용되는 힘의 뉴턴, 즉 1 N × m으로 정의됩니다. 이것은 의미가 있습니다. 거리에 힘을 곱하기 때문에 얻은 ​​반응이이 두 변수의 측정 단위를 곱한 것과 동일한 측정 단위를 갖는 것이 논리적입니다.
   • 줄에는 또한 1 초에 걸쳐 1 와트의 전력이 방출되는 대체 정의가 있습니다.권력과 일과의 관계에 대한 자세한 설명은 아래를 읽어보십시오.

3 가지 방법 중 2 : 각력으로 작업 발견

1. 

   평소와 같이 힘과 변위를 찾으십시오. 위에서 우리는 물체가 가해지는 힘과 같은 방향으로 움직이는 작업 문제를 다룹니다. 사실, 항상 그런 것은 아닙니다. 물체의 힘과 움직임이 다른 방향을 갖는 상황에서는 정확한 결과를 얻기 위해 방정식에서 둘 사이의 차이도 고려해야합니다. 시작하려면 평소와 같이 물체의 힘과 변위의 크기를 찾으십시오.
   • 다른 예제 문제를 살펴 보겠습니다. 이 경우 앞의 예에서와 같이 장난감 기차를 앞으로 당기지 만 이번에도 대각선 각도로 위쪽으로 당기고 있습니다. 다음 단계에서는 이것을 고려할 것이지만, 잠시 동안 우리는 기차의 변위와 그것에 작용하는 힘의 크기라는 기본에 충실 할 것입니다. 이 문제의 목적을 위해 힘의 크기가 10N 그리고 그녀는 또한 그를 움직였습니다. 2 미터, 이전과.

2. 

   힘 벡터와 변위 사이의 각도를 찾으십시오. 위의 예와 달리 힘은 물체의 움직임과 다른 방향을 가지고 있기 때문에 두 방향 사이의 각도에서 두 방향 사이의 차이를 발견 할 필요가 있습니다. 이 정보가 귀하에게 제공되지 않은 경우, 귀하가 직접 측정하거나 명세서의 다른 정보에서이를 공제해야합니다.
   • 예제 문제에서 힘이 수평 중심에서 60 ° 위로 가해지고 있다고 가정 해 보겠습니다. 열차가 계속 앞으로 (즉, 수평으로) 움직이고 있다면 힘 벡터와 열차의 움직임 사이의 각도는 다음과 같습니다. 60°.

3. 

   힘 × 거리 × Cos (θ)를 곱합니다. 물체의 변위, 물체에 작용하는 힘의 크기, 힘 벡터와 움직임 사이의 각도를 알고 나면 각도를 고려할 필요가없는 것처럼 문제를 쉽게 해결할 수 있습니다. 각도의 코사인 (과학 계산기가 필요할 수 있음)에 힘과 변위를 곱하여 줄 단위로 답을 찾으십시오.
   • 예제 문제를 해결해 봅시다. 계산기를 사용하여 60 °의 코사인이 1/2과 같다는 것을 발견했습니다. 이 값을 공식에 ​​삽입하면 다음과 같이 풀 수 있습니다. 10 N × 2 m × 1/2 = 10J.

3 가지 방법 중 3 : 작업 값 사용

1. 

   거리, 강도 또는 각도를 찾으려면 공식을 반전하십시오. 이전에 표시된 작업 공식은 유용하지 않습니다. 뿐 이 변수를 찾는 것은 작업의 가치를 이미 알고있을 때 방정식에있는 변수를 찾는데도 중요합니다. 그런 경우에는 찾고있는 변수를 분리하고 대수의 기본 규칙에 따라 문제를 해결하십시오.
   • 예를 들어, 기차가 86.6 J의 작업을 수행하기 위해 5m의 레일에 의해 대각선 각도로 20N의 힘으로 당겨지고 있다고 가정 해 보겠습니다. 그러나 우리는 힘 벡터의 각도를 모릅니다. 각도를 찾기 위해이 변수를 분리하고 다음과 같이 문제를 해결합니다.

     86.6 = 20 × 5 × Cos (θ)

     86.6 / 100 = Cos (θ)

     ArcCos (0.866) = θ = 30°

2. 

   결과를 이동에 소요 된 시간으로 나누어 힘을 발견하십시오. 물리학에서 작업은 "힘"이라고하는 또 다른 측정 유형과 직접적으로 관련됩니다. 간단히 말해, 시간이 지남에 따라 특정 시스템에서 작업이 소비되는 비율을 정량화하는 수단을 나타냅니다. 따라서 힘을 찾으려면 개체를 이동하는 데 사용되는 작업을 해당 작업을 완료하는 데 걸리는 시간으로 나누면됩니다. 전력 측정은 와트 단위로 표시됩니다 (초당 줄과 같음).
   • 예를 들어, 위 단계의 문제에서 기차가 5m를 이동하는 데 12 초가 걸렸다 고 가정 해 보겠습니다. 이 경우 우리가해야 할 일은이 변위 (86.6 J)에 대해 수행 한 작업을 12 초로 나누기 만하면 다음과 같은 전력 값을 찾을 수 있습니다. 86.6 / 12 = 7.22W.

3. 

   공식 사용_나는 + W_{체크 안함} = 안으로_에프 시스템의 기계적 에너지를 찾을 수 있습니다. 작업은 또한 그 안에있는 에너지를 찾는 데 사용될 수 있습니다. 위 공식에서 In_나는 총 기계적 에너지를 나타냅니다. 머리 글자 시스템, In_에프 총 기계적 에너지를 나타냅니다. 결정적인 시스템 및 W_{체크 안함} 비 보수적 인 힘으로 인해 시스템에서 수행 된 작업을 나타냅니다. 이 방정식에서 힘이 운동 방향으로 밀면 양수이고 반대 방향으로 밀면 음수입니다. 두 에너지 변수는 공식 (½) mv에서 찾을 수 있습니다. 여기서 m = 질량 및 v = 부피입니다.
   • 예를 들어, 이전 두 단계의 문제에서 기차가 처음에 총 기계적 에너지가 100J라고 가정 해 보겠습니다. 문제의 힘이 기차를 초기 이동 방향으로 당기기 때문에 양수입니다. 이 경우 열차의 최종 에너지는 Em으로 표시됩니다._나는 + W_{체크 안함} = 100 + 86,6 = 186.6 J.
   • 비 보존 적 힘은 가속되는 물체가 취하는 경로에 따라 힘이 달라지는 힘입니다. 마찰이 좋은 예입니다. 짧고 직접적인 경로를 따라 밀린 물체는 짧은 시간 동안 마찰의 효과를 느끼고 다른 물체는 같은 위치로 길고 복잡한 경로를 따라 밀면 일반적으로 더 많은 마찰을 느끼게됩니다. .

팁

• 문제를 해결할 수 있었다면 미소를 지으며 성취를 축하하십시오!
• 가능한 한 많은 연습 문제를 해결하면 더 깊은 이해를 얻을 수 있습니다.
• 처음에 성공하지 못하면 계속 연습하고 다시 시도하십시오.
• 일에 대해 다음을 배우십시오.
  • 힘에 의해 수행되는 작업은 긍정적이거나 부정적 일 수 있습니다 (이 의미에서 긍정적 또는 부정적이라는 용어는 일상 생활에서와 같이 수학적으로 사용됩니다).
  • 힘이 변위 방향과 반대로 작용할 때 수행되는 작업은 부정적입니다.
  • 힘이 변위와 같은 방향으로 작용할 때 수행되는 작업은 긍정적입니다.