Praca, moc, energia – wzory i zadania. Przygotuj się na sprawdzian!
Co to jest praca? Definicja pracy
Praca to energia przekazana pomiędzy ciałami (bez zmiany ich temperatury). Jednostką pracy w układzie SI jest dżul (zapisywany jako J).
Jeżeli określone ciało wykonuje pracę, oznacza to, że oddaje swoją energię. Jeżeli praca wykonywana jest nad wskazanym ciałem (przez inne ciało, które w tym celu wykonuje pracę i oddaje energię) – to ciało to pobiera energię.
Spójrz, jak przedstawiliśmy to na grafice:
Mamy tu do czynienia z następującą sytuacją: człowiek naciska swoją dłonią na sprężynę, wykonując nad nią pracę. Oznacza to, że człowiek w wyniku wykonanej pracy oddaje energię, a sprężyna ją pobiera.
Wzór na pracę
W jaki sposób można obliczyć, ile energii zostało przekazane z jednego ciała do drugiego? Można wykonać proste odejmowanie, ale niestety bardzo często trudno jest jednoznacznie ustalić ile wynosi energia na początku i na końcu pracy. Z tego powodu często korzystamy z nieco innych metod obliczeniowych.
Jednym ze sposobów na to, by obliczyć, jaka praca została wykonana, jest pomnożenie siły, jaka została włożona w przesunięcie ciała, przez drogę, na jakiej ta siła była używana.
Co ważne: siła musi działać w kierunku ruchu! Tylko taka wartość może być wykorzystana w obliczeniach.
Spójrz na przykład, który przygotowaliśmy:
Człowiek używa siły o wartości 100 niutonów, aby przesunąć mebel o 5 metrów. Korzystając ze wskazanego wzoru, możesz obliczyć, że wykonał pracę o wartości 500 dżuli.
Co to jest moc? Wzór na moc
Za pośrednictwem mocy określamy, jak dużo pracy może zostać wykonane w określonym czasie.
Spójrz na grafikę:
Aby obliczyć moc, należy podzielić pracę przez czas potrzebny do jej wykonania.
Jednostką mocy jest wat.
Co to jest energia?
- energię kinetyczną,
- energię potencjalną grawitacji,
- energię potencjalną sprężystości,
- energię wewnętrzną,
- energię elektryczną,
- energię chemiczną,
- energię promieniowania.
Czym jest energia kinetyczna? Wzór
Energia kinetyczna to energia ciała związana z ruchem (jego prędkością) oraz jego masą. W fizyce opisuje się ją przy pomocy poniższego wzoru:
Energia potencjalna – definicja i wzór
Na etapie szkoły podstawowej wystarczy, jeżeli będziesz mieć podstawowe pojęcie o tym rodzaju energii. W dużym uproszczeniu, energia potencjalna grawitacji to energia związana z wysokością ciała nad ziemią. Bardziej szczegółowo zajmiesz się tym zagadnieniem w kolejnych latach edukacji.
Wzór na energię potencjalną grawitacji to:
Wyróżniamy jeszcze energię potencjalną sprężystości, czyli energię związaną z odkształceniami ciała, np. z napięciem sprężyny.
Co to jest energia mechaniczna?
Energia mechaniczna ciała to suma jego energii kinetycznej i energii potencjalnej.
Praca, moc, energia – sprawdzian. Przykładowe zadania
Czas, aby sprawdzić swoją wiedzę w praktyce! Rozwiąż zadania, jakie dla Ciebie przygotowaliśmy i nie daj się zaskoczyć podczas sprawdzianu.
Zadanie 1. Oblicz, jaką pracę należy wykonać, aby podnieść ruchem jednostajnym ciało o masie 3 kg na wysokość 5 m?
Zadanie 2. Samochód jechał ruchem jednostajnym po płaskiej drodze przez 10 km. Silnik wykonał na tym odcinku pracę 6 MJ. Oblicz, ile wynosiła całkowita siła oporów ruchu samochodu (opory powietrza i siła tarcia).
Zadanie 3. Czajnik ma moc 2100 W. Aby zagotować pewną ilość wody, należy wykonać pracę 252 kJ. Oblicz, ile czasu zajmie zagotowanie tej ilości wody w tym czajniku.
Zadanie 4. Oblicz, jaką moc rozwija osoba, która skacze do góry na wysokość 0,5 m. Masa tej osoby wynosi 70 kg, a czas odbicia od powierzchni ziemi to 0,2 s.
