Darbs (fizika)

Vikipēdijas lapa
Pārlēkt uz: navigācija, meklēt
Šis raksts ir par fizikālu lielumu. Par citām jēdziena Darbs nozīmēm skatīt nozīmju atdalīšanas lapu.

Fizikā darbs ir spēka iedarbības uz dažādiem objektiem kvantitatīvs raksturlielums (enerģijas pārmaiņas dažādu spēku ietekmē). Tāpat kā enerģija, tas ir skalārs lielums, SI to mēra džoulos. Terminu darbs pirmo reizi minēja franču matemātiķis Kaspars Gustavs Kariols 1830. gadā.[1]

ja ārējs spēks iedarbojas uz kādu ķermeni, un šīs mijiedarbības rezultātā mainās ķermeņa mehāniskā enerģija, tad arējais spēks ir paveicis darbu. Piemēram, ja ķermeņa kinētiskā enerģija mainās no Ek1 uz Ek2, tad paveiktais darbs (W) ir:[2]

W = \Delta E_k = E_{k2} - E_{k1} = \frac{1}{2}m \Delta (v^2) \,\!

kur m ir ķermeņa masa un v ir objekta ātrums.

Paveikto darbu attiecībā pret kādu ķermeni var aprēķināt kā skalāro spēka (F) un ķermeņa pārvietojumu (d) vektoru reizinājumu:

W = \mathbf{F}\cdot \mathbf{d}=Fd \cos\theta.  \,\!

Pozitīvs un negatīvs darbs[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Mehānisko darbu uzskata par pozitīvu, ja ķermeņa mehāniskā enerģija palielinās un par negatīvu - ja samazinās.

Mehāniskais darbs ir vienāds ar nulli, ja:

  1. Ķermeņa pārvietojums ir vienāds ar nulli: {\textstyle \vert \mathbf{d}\vert = 0}
  2. Kopējais spēks, kas iedarbojas uz ķermeni ir vienāds ar nulli: {\textstyle \left|\sum_i \mathbf F_i\right| = 0}
  3. Spēks iedarbojas perpendikulāri attiecībā pret pārvuetojumu: \mathbf F \perp \mathbf d, šāda situācija ir piemēram kustībā pa riņķa līniju, kur centrtieces spēks darbojas perpendikulāri ķermeņa kustība virzienam.
Centrtieces spēks F ir vērsts perpendikulāri ķermeņa kustības momentānajam ātrumam v (un līdz ar to momentānajām pārvietojumam d). Līdz ar to centrtieces spēka paveiktais darbs ir vienāds ar nulli.

Mērvienības[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Darba SI sistēmas mērvienība ir džouls (J), kurš tiek definēts kā darbs, kas paveikts ar vienu ņūtonu lielu spēku vienu metru garā attālumā. Šī definīcija tiek balstīta uz Sadī Karno 1824. gadā izvirzīto darba definīciju, ka "svars paaugstinās līdz ar augstumu", kas tiek balstīta uz faktu, ka vecos tvaika dzinējus galvenokārt izmantoja, lai paceltu ūdens spaiņus, par spīti gravitācijai, ārā no šahtām. Līdzvērtīgais mērs ņūtonmetrs (N•m) dažbrīd tiek izmantots kā aizvietotājs; tomēr, tas dažbrīd tiek piemērots priekš saliktiem spēkiem, lai atšķirtu darba mērvienības no enerģijas.

Citas darba mērvienības, kas nav iekļautas SI, ir ergs, pēdmārciņa, u.c.

Atsauces[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

  1. Jammer, Max (1957). Concepts of Force. Dover Publications, Inc.. ISBN 0-486-40689-X.
  2. Tipler (1991), page 138.