Hogy kell kiszámítani a nehézségi erő, a nyomóerő, a súrlódási erő és az eredő erő munkáját?

Nehézségi erő

F=mg

Munka definíciója nagyon leegyszerűsítve, erőszőr elmozdulás, szóval:

W=F * x = m * g * x

Nyomóerő

Ő ugyan hat, de nem hozz létre elmozdulást, ezért nem végez munkát se. Igazából ő képes konvertálni egy másik ható erő irányát. Például ha egy lejtőn lévő testet a földdel párhuzamosan tolsz, akkor a nyomóerő konvertálja a te erődet egy másik irányba és így jön létre az elmozdulás, de ott is te végzed a munkát és nem a nyomóerő. Bár most belegondolva, ez a normál erőre igaz, feltételeztem, hogy te is arra gondolsz. Ha arra gondolsz, hogy van egy test és elkezdem nyomni, akkor az ő munkája is a szokásos erő * elmozdulás. Tehát W= F * x

Leírom általánosabban hátha megérted úgy és tisztává válik minden, mert lényegében ugyanazokat kérdezed csak nem tudsz róla. :)

A munka egy olyan skalár mennyiség ami egy erőhatás és annak hatására létrejövő elmozdulás szorzata. (Ez így nem teljesen igaz, de középiskolában ez elfogadott magyarázat.) Kétféle csoportba tudjuk sorolni az erőket, ez a konzervatív erő és disszipatív erő. A konzervatív erő fő tulajdonsága, hogy útfüggetlen, ez azt jelenti, hogy a munkája csakis az elmozdulástól függ, mert nincs energiaveszteség az erőhatás folyamán. Ilyen például a gravitációs, nehézségi erő. Disszipatív erő már nem út független, az ő munkáját nagyban meghatározza, hogy milyen útvonalon történik az elmozdulás, mert energiaveszteség jön létre. Ilyen például a súrlódási erő. Ha egy testet mozgatsz egy felületen, akkor energiát közölsz vele, ez az energia több részre osztódik az egyik része kinetikus, más néven mozgási energiává alakul, így lesz a tárgynak sebessége a másik része pedig veszteségként távozik, ez hő formájában jelenik meg. (Pl.: összedörzsölöd a két kezed, súrlódás lesz és felmelegednek.) A hő önmagában is energia. Így osztódik szét az energia, ha a potenciális energiákat nem tekintjük. Ha A és B pont között viszel át egy testet, akkor konzervatív erő esetén a munka mindig ugyanannyi lesz, mert semmilyen formában nincs energiaveszteség, bármilyen görbén is veszed azt a testet. Disszipatív erőknél, mivel van veszteség, lásd: súrlódás, nem mindegy az útvonal. Ha kétszer megkerülöd a két pontot és úgy viszed be B-be, akkor sokkal több munkát végeztél, mintha direktbe, egyenes vonalmentén A-ból B-be vitted volna. (Elfolyik az energia a súrlódáson keresztül.)

Épp ezért nem is mindegy, elmozdulás vagy út. Az elmozdulás, közvetlenül A pontból B pontba mutató vektor. Az út pedig a pontszerű test mozgása során befutott pálya hossza. A fentiek alapján világosnak kéne lennie a kérded válaszának.

Súrlódási erő

Ő disszipatív, szóval úttól függ.

Fs ~ súrlódási erő = Fn ~ normál erő * u ~ súrlódási együttható.

Munkája:

W= Fs * s ~ út =Fn * u * s

Eredő erő

Az ő munkáját többféleképpen is lehet számolni. Vagy az egyes erők munkáját számolod ki és adod össze vagy az erőket szuperponálod és az ő munkáját számolod.

We= Fe * s

Fe=F1+F2+F3

We=W1+W2+W3

Annyi még, hogy az út használatával nem lehet tévedni(elmozdulás helyett), mert konzervatív erő esetében édesmindegy az útvonal, de disszipatívnál úttól függ.

Remélem sikerült leírni érthetően, ha nem, akkor írd le a gondod és megpróbálom máshogy elmagyarázni.

Első lépés a feladatmegoldáshoz az ábra, rajzolsz egy nehezéket és berajzolod a ható erőket.

A nehézségi erő lefele hat, a normál erő pontosan az ellentéte, mivel vízszintes a felületünk. A kutya által alkalmazott erő mutasson mondjuk jobbra, ekkor a súrlódási erő, ami akadályozza a mozgást balra.

Ezután fel kell vennünk egy vonatkoztatási rendszert, legyen az x tengely jobbra mutató az y felfele. (Bár ez a lépés itt elhanyagolható.)

Tudjuk, hogy a nehézségi erő:

F= m * g = 40kg * 9.81 m/s^2 = 392.4 N

Azt is tudjuk, hogy a normál erő ugyanekkora nagyságú, de ellentétes irányú:

Fn=Fg= 392.4 N

A súrlódási erő:

Fs = Fn * u = 392.4 * 0.02 = 7.848 N

Mivel azt írtad, hogy egyenletesen húzza a kutya, Fapp(ez a kutya által alkalmazott erő) = Fs, tehát:

Fapp=7.848 N

Most már tudjuk az erőket, nézzük a munkákat:

Nehézségi erő munkája:

Wg=Fg * x

Az y tengelyen nincs elmozdulás (csak vízszintesen mozog a rendszerünk), ezért az x=0, tehát:

Wg = 0 J

Ez igaz a normál erőre is, szóval ő is 0. Wn=0

Súrlódási erő munkája:

Ws= Fs * x

Itt az x=25 m , szóval itt már lesz munkánk:

Ws= -7.848 N * 25 m = -196.2 J

Az erő előjeles mennyiség, így a munka is az. Mivel a súrlódási erő balra mutat, de a vonatkoztatási rendszerünk x tengelye jobbra, ezért az iránya miatt lesz negatív.

A kutya munkája

Wapp= Fapp * x = 7.848N * 25 m = 196.2 J

Az eredő erő:

Fe=Fg+Fn+Fs+Fapp= -392.4 N + 392.4 N - 7.848 N + 7.848 N = 0

,tehát az eredő erő nulla, így az eredő munka is 0.

Ha összeadod a fentebb kiszámolt munkákat, akkor is 0-át fogsz kapni. Remélem érthetőre sikeredet.