In fysica, werk wordt gedefinieerd als een dwingen waardoor de beweging - of verplaatsing - van een object wordt veroorzaakt. In het geval van een constante kracht is werk het scalaire product van de kracht die op een object inwerkt en de verplaatsing die door die kracht wordt veroorzaakt. Hoewel zowel kracht als verplaatsing dat wel zijn vector hoeveelheden, werk heeft geen richting vanwege de aard van een scalair product (of puntproduct) in vector wiskunde. Deze definitie komt overeen met de juiste definitie omdat een constante kracht alleen integreert in het product van de kracht en afstand.
Lees verder om enkele praktijkvoorbeelden van werk te leren en hoe u de hoeveelheid werk kunt berekenen die wordt uitgevoerd.
Voorbeelden van werk
Er zijn veel voorbeelden van werk in het dagelijks leven. De Physics Classroom merkt een paar op: een paard dat een ploeg door het veld trekt; een vader die een boodschappenwagentje door het gangpad van een kruidenierswinkel duwt; een student die een rugzak vol boeken op haar schouder optilde; een gewichtheffer die een halter boven zijn hoofd opheft; en een Olympiër die de kogel lanceerde.
Om werk te laten plaatsvinden, moet er in het algemeen een kracht op een object worden uitgeoefend waardoor het beweegt. Dus een gefrustreerd persoon die tegen een muur duwt, alleen om zichzelf uit te putten, doet geen werk omdat de muur niet beweegt. Maar een boek dat van een tafel valt en de grond raakt, zou als werk worden beschouwd, althans in termen van natuurkunde, omdat een kracht (zwaartekracht) werkt op het boek waardoor het in een neerwaartse richting wordt verplaatst.
Wat werkt niet
Interessant is dat een ober met een dienblad hoog boven zijn hoofd, ondersteund door één arm, denkt dat hij hard werkt terwijl hij in een gestaag tempo door een kamer loopt. (Hij transpireert misschien zelfs.) Maar hij doet het per definitie niet ieder werk. Toegegeven, de ober gebruikt kracht om de schaal boven zijn hoofd te duwen, en ook waar, de schaal beweegt door de kamer terwijl de ober loopt. Maar de kracht - de ober tilt de schaal op - doet dat niet oorzaak de lade om te bewegen. 'Om een verplaatsing te veroorzaken, moet er een krachtcomponent in de richting van de verplaatsing zijn', merkt The Physics Classroom op.
Werk berekenen
De basisberekening van werk is eigenlijk vrij eenvoudig:
W = Fd
Hier staat "W" voor werk, "F" is de kracht en "d" staat voor verplaatsing (of de afstand die het object aflegt). Fysica voor kinderen geeft dit voorbeeldprobleem:
Een honkbalspeler gooit een bal met een kracht van 10 Newton. De bal reist 20 meter. Wat is het totale werk?
Om het op te lossen, moet je eerst weten dat een Newton wordt gedefinieerd als de kracht die nodig is om een massa van 1 kilogram (2,2 pond) te leveren met een versnelling van 1 meter (1,1 yards) per seconde. Een Newton wordt over het algemeen afgekort als "N." Gebruik dus de formule:
W = Fd
Dus:
W = 10 N * 20 meter (waarbij het symbool "*" tijden vertegenwoordigt)
Zo:
Werk = 200 joule
EEN joule, een term die in de natuurkunde wordt gebruikt, is gelijk aan de kinetische energie van 1 kilogram die beweegt met 1 meter per seconde.