特に機械力では、可変的な力で行われる仕事の概念を理解することは、特に物理に不可欠です。 一般的には、オブジェクトが外力で距離を移動したときに移るエネルギーとして定義されます。 適用される力が変化すると、作業の計算はより複雑になり、必要なインテグレーションと適用された力の性質を理解しています。

業務内容

物理では、その力が適用されるオブジェクトと距離に適用される力の製品として、仕事は数学的に定義されます。一定の力で作業するための式は次のとおりです。

  • W = F × D × COS(θ)

どこ:

  • W= 作業完了
  • F] = 適用される力のの大きさ
  • []d[]] = オブジェクトによって移動される距離
  • θ] = 力と運動の方向の角度

力が一定の時は、作業を計算するのは簡単です。しかし、力が変化すると、状況がより複雑になります。

可変的な力による仕事のドン

変数力を扱う場合、上記の単純な式を使用して作業を計算することはできません。代わりに、位置の関数として力を考慮する必要があります。つまり、オブジェクトが動くにつれて、力が変化することを意味します。変数力で行われた作業は、統合を使用して計算することができます。

数学的表現

変数力で行われる作業は、次のように数学的に表現できます。

  • W = のF(x) のDx

どこ:

  • W= 作業完了
  • []F(x)] = 位置の関数として強制
  • dx] = 無限に小さな変位

このインテグレーションはオブジェクトによって移動された距離で行われた作業を合計し、力の変化を考慮に入れます。

例:春の力で作業をした

可変的な力の古典的な例はばねによって突き出される力です。Hookeの法によれば、ばねによって突き出される力はそれが伸ばされるか、または圧縮される間隔に比例しています:

  • F(x) = -kx[

どこ:

  • [k] = スプリング定数
  • x = 平衡位置からの変位

ばねを張って、位置から[]x = 0[]にx = xに行なった作業を見つけるには、そのインテグレーションを設定することができます。

  • W = チャンバー(0〜X) -kx dx

このインテグラタルを計算すると、

  • [W = -k [x2/2] | 0からx = -kx2/2

春に行われる作品は、春の定数と変位の四角の半減に等しいことを示しています。

可変的な力による労働災害の応用

可変力で行う作業を理解するには、物理と工学の多くのアプリケーションがあります。以下はいくつかの例です。

  • ばねなどの弾性材料に蓄えられたエネルギーを計算します。
  • 摩擦や空気抵抗などの変化する力の影響下にある物体の動作を分析します。
  • 車両の衝撃吸収材など、可変力を含む機械システムの設計。

コンテンツ

可変的な力によって行われる仕事は、計算と力学の性質のより深い理解を必要とする物理学の基本的な概念です。統合を適用することによって、私達は、さまざまな分野の科学と工学の重要な洞察につながる、位置を変える力によって行われる仕事を計算することができます。このトピックのマスターは、学校やエネルギーのより高度な研究のための基礎仕事を敷設するので、学生や教育者にとっては重要である。