עֲבוֹדָה

עֲבוֹדָה

מה זה עבודה?

לעתים קרובות אנו משתמשים במילה 'עבודה' בחיי היומיום שלנו. לדוגמא, היינו אומרים שלקבל ציונים טובים בבית הספר נדרשת 'עבודה קשה' רבה. בפיזיקה יש משמעות ספציפית למונח 'עבודה'.

עבודה, בפיזיקה, מתרחשת כאשר כוח פועל על אובייקט כדי להזיז אותו מרחק מנקודת ההתחלה (נקרא גם עקירה). העבודה מחושבת ככוח כפול המרחק. המשוואה הבאה משמשת לתיאור העבודה:
עבודה = כוח * מרחק
אוֹ
W = Fd
כיצד למדוד עבודה

היחידה הסטנדרטית לעבודה היא הג'ול (J). הג'אול זהה למטר ניוטון שבו הניוטון הוא הכוח והמטר הוא המרחק.

כוח ותזוזה

המרחק (או העקירה) בעבודה הוא המרחק מנקודת ההתחלה לנקודת הסיום. כמות הנסיעה בין לא משנה. לדוגמא, אם אתה מרים משקל מהקרקע ואז מחזיר אותו חזרה לקרקע המרחק (או העקירה) הוא אפס.

אל תטעה

מדידת עבודה יכולה לפעמים להיות מסובכת. על מנת שהמשוואה W = Fd תפעל, הכוח המשמש במשוואה חייב להיות הכוח המשמש בכדי לגרום לתזוזה או למרחק. כמו כן, זכרו שהעבודה התרחשה, האובייקט חייב להיות עקור על ידי הכוח. אחרת, המרחק, או 'd', בנוסחה הוא 0 והעבודה תהיה 0.

הנה כמה דוגמאות:
  • אם מישהו דוחף על קיר בכל הכוח, אבל הקיר לא זז, לא התרחשה שום עבודה. הסיבה לכך היא שהמרחק הוא אפס.
  • אם מישהו משתמש בכוח כדי להחזיק סלע מעל ראשו בזמן שהוא הולך מזרחה על פני שדה, לא התרחשה שום עבודה. הסיבה לכך היא שהכוח אינו באותו כיוון (הכוח למעלה) כמו המרחק שנע על ידי הסלע (מזרחה).
  • אם אתה עושה דחיפה מלאה, מרים את עצמך ואז חוזר למטה, העבודה הכוללת היא אפס. הסיבה לכך היא שהמרחק הכולל מנקודת ההתחלה לנקודת הסיום הוא אפס.
  • אם אתה מפיל את העיפרון, אז התרחשה עבודה. הסיבה לכך היא שעקירת העיפרון מהיד שלך לקרקע גדולה מאפס והיא באותו כיוון כמו הכוח הפועל על העיפרון, שהוא כוח הכבידה.
בעיה לדוגמא:

שחקן בייסבול זורק כדור בעוצמה של 10 N. הכדור עובר 20 מטר. מה סך העבודה?

W = F * מרחק
W = 10 N * 20 מטר
W = 200 ג'ול

בעיות מסובכות יותר

כאשר הזווית בין הכוח לעקירה אינה 0 מעלות או 90 מעלות, משתמשים בנוסחה מורכבת יותר לעבודה. נוסחה זו כוללת את זווית התטא (& תטא;) שהיא הזווית בין הכוח לתזוזה.

W = F * d * cos & Theta;
במקרה בו הכוח והתזוזה נמצאים באותו כיוון תטא = 0 ו- cos & תטא; = 1. במקרה שלכוח אין השפעה על העקירה והתטא = 90 מעלות, אז cos & Theta; = 0 ולכן העבודה = 0.

עובדות מעניינות על עבודה
  • עבודה היא כמות סקלרית, לא כמות וקטורית. משמעות הדבר היא, שבניגוד לכוח ומהירות, אין לו כיוון, אלא רק גודל.
  • יחידת עבודה נוספת היא קילו הרגל. קילו רגל אחד שווה ל- 1.35581795 ג'אול.
  • הג'אול משמש גם כיחידת המידה הסטנדרטית לאנרגיה.
  • עבודה שלילית היא כאשר כוח הפועל על עצם מעכב את תזוזת האובייקט.