在物理学中,功被定义为引起物体运动或位移的力。在恒力的情况下,功是作用在物体上的力与该力引起的位移的标量积。虽然力和位移都是矢量,但由于矢量数学中标量积(或点积)的性质,功没有方向。这个定义与正确的定义是一致的,因为恒力仅仅是力和距离的乘积。
继续阅读,了解一些实际工作示例,以及如何计算正在执行的工作量。
日常生活中有很多工作的例子。物理课堂上有几个笔记:一匹马拉着犁穿过田野;父亲在杂货店的过道上推着购物车;一个学生肩上扛着一个装满书的背包;举重运动员将杠铃举过头顶;还有一位奥运选手在推铅球。
一般来说,为了产生功,必须对物体施加力,使其移动。因此,一个沮丧的人推着墙,只是为了让自己精疲力竭,因为墙不动,所以他没有做任何工作。但是,一本书从桌子上掉下来并落在地上会被认为是功,至少从物理学的角度来说是这样,因为一个力(重力)作用在书上,导致书向下移位。
有趣的是,当一个服务员在房间里以稳定的步调走着时,他头顶高高地端着一个盘子,用一只胳膊支撑着,可能会认为他在努力工作。(他甚至可能在出汗。)但是,根据定义,他没有做任何工作。没错,服务员用力将托盘推到头顶上方,而且当服务员走路时,托盘在房间里移动。但是,服务员抬起托盘的力量不会导致托盘移动。“要引起位移,位移方向必须有一个力的分量,”物理教室指出。
功的基本计算实际上非常简单:
W = Fd这里,“W”代表功,“F”代表力,“d”代表位移(或物体移动的距离)。《儿童物理》给出了一个问题示例:
一名棒球运动员投出一个力为10牛顿的球。球移动20米。总工作量是多少?
要解决这个问题,你首先需要知道牛顿的定义是以每秒1米(1.1码)的加速度提供1千克(2.2磅)质量所需的力。牛顿通常缩写为“N”。因此,使用以下公式:
W=Fd
因此:
W=10 N*20米(其中符号“*”表示时间)
因此:
功=200焦耳
焦耳,物理学中使用的一个术语,等于1公斤以每秒1米的速度运动的动能。
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