Διδακτικά Βιβλία του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

Αναζήτηση

Βρες
Εμφάνιση

Το πρόσημο και οι μονάδες έργου

Το έργο μιας δύναμης άλλοτε παράγεται και άλλοτε καταναλώνεται. Όταν το έργο είναι θετικό (W>0), λέμε ότι παράγεται, ενώ όταν είναι αρνητικό (W Έτσι:

α) Αν η δύναμη F ή η συνιστώσα της στον άξονα της κίνησης έχει ίδια φορά με τη μετατόπιση, τότε βοηθά την κίνηση του σώματος, και το έργο είναι θετικό. Αυτό συνεπάγεται και από τη σχέση (5.2), αφού τότε η γωνία φ είναι 0° (όταν η F έχει ίδια φορά με την s) ή μικρότερη από 90° (η Fx ίδιας φοράς με την s) και συνφ>0.

Άρα: W>0 σημαίνει έργο που παράγεται από τη δύναμη που ασκείται στο σώμα. Αν, όμως, μιλάμε για το σώμα, αυτό αξιοποιεί το έργο που παράγει η δύναμη. Το περιβάλλον, (με την εκπροσώπηση όποιου ασκεί την F) λοιπόν, μεταβιβάζει μέσω έργου "βοήθεια" στο σώμα. W=0 όταν η δύναμη είναι κάθετη στη μετατόπιση , εικόνα 5.1 (ε). Τότε φ=90° και συνφ=0. Το περιβάλλον δεν αλληλεπιδρά, μέσω έργου, με το σώμα. W Το περιβάλλον, μέσω έργου, "κοντράρει" το σώμα, με όλα όσα αυτό συνεπάγεται.

Ας επιστρέψουμε στο παράδειγμα της εικόνας 5.2. Μπορούμε να διαπιστώσουμε ότι το έργο της F είναι θετικό (παραγόμενο) για τη βάρκα. Ας σκεφτούμε τι σημαίνει αυτό για το κορίτσι.

Ας σκεφτούμε: 1. Ας προσπαθήσουμε να θυμηθούμε περιπτώσεις παρόμοιες με εκείνες των εικόνων 5.1, στις οποίες "κάτι να λείπει" κάθε φορά από τα μεγέθη της σχέσης (5.2). Για παράδειγμα, είναι δυνατόν να έχουμε έργο, F=0; 2. Ας φανταστούμε τη μετακίνηση του έλκηθρου (εικ. 5.3) σε λεία ανηφόρα κλίσης θ. Το κορίτσι τραβάει το σχοινί με κλίση φ ως προς την ανηφόρα. Γράψτε τις σχέσεις για το έργο όσων δυνάμεων ασκούνται στο έλκηθρο και σημειώστε ποια έργα είναι θετικά και ποια αρνητικά.

Η μέτρηση του έργου: Από τις σχέσεις (5.1) και (5.2) προκύπτει η μονάδα μέτρησης του έργου W στο S.I. W= 1N 1m= 1 Joule

Το Joule είναι, λοιπόν, το παραγόμενο έργο από δύναμη ίση με 1N, όταν μετακινεί το σημείο εφαρμογής της κατά lm στη κατεύθυνση που επενεργεί.

James P. JOULE (1818-1889): Γεννήθηκε στην Αγγλία. Καταγόταν από εύπορη οικογένεια. Πήρε τη βασική εκπαίδευση του στα μαθηματικά, στη φιλοσοφία και στη χημεία από τον Dalton, αλλά θεωρείται, σε μεγάλο βαθμό, αυτοδίδακτος. Η πιο παραγωγική ερευνητική περίοδος του ήταν το διάστημα ανάμεσα στα 20 και στα 30 χρόνια του. Τότε θεμελίωσε την αρχή της διατήρησης της ενέργειας και την ισοδυναμία της θερμότητας με τις άλλες μορφές ενέργειας. Το έργο του για την ποσοτική σχέση ανάμεσα στα μηχανικά, στα ηλεκτρικά και στα χημικά αποτελέσματα της θερμότητας ολοκληρώθηκε το 1843. Τότε υπολόγισε το μηχανικό ισοδύναμο της θερμότητας ίσο με 4,186 J/cal. Έθεσε τις βάσεις για την πρωτοεμφανιζόμενη τότε θερμοδυναμική, τις οποίες επέκτεινε ο λόρδος Kelvin. Σημαντική ήταν, επίσης, η προσφορά του Joule στη Φυσική των χαμηλών θερμοκρασιών.