Lucrul mecanic

Lucrul mecanic

I.1 Definirea lucrului mecanic

Despre o forta care actioneaza asupra unui corp si-l deplaseaza, se spune ca     efectueaza un lucru mecanic.

OBS.Pentru a efectua lucru mecanic fortele trebuie sa provoace deplasari.

Definitie : Lucrul mecanic este o marime fizica scalara definita prin     produsul scalar dintre forta care actioneaza asupra unui corp, in directia deplasarii punctului ei de aplicatie, si vectorul deplasare al punctului de aplicatie a lui ,

Lucrul mecanic este o marime fizica derivata, scalara si de proces.

Definitie : Un joule este lucrul mecanic efectuat de o forta de un newton care isi deplaseaza punctul de aplicatie pe distanta de un metru, pe directia si in sensul fortei.

Observatie : Daca asupra unui corp actioneaza mai multe forte, lucrul mecanic total este suma algebrica a lucrurilor mecanice ale fortelor.

I.2 Cazuri particulare :

a)Vectorii si au aceeasi orientare :

Forta care produce miscare se numeste forta motoare (de tractiune). Lucrul mecanic efectuat de ea se numeste lucru mecanic motor si este pozitiv.

b) Vectorii si au aceeasi directie si sensuri opuse

Forta care se opune miscarii se numeste forta rezistenta. Lucrul mecanic efectuat de ea se numeste lucru mecanic rezistent si este negativ.

c) Vectorii si au directii perpendiculare :

Fortele perpendiculare pe deplasare nu efectueaza lucru mecanic.

I.3 Interpretarea geometrica a lucrului mecanic

Lucrul mecanic este numeric egal cu aria subgraficului fortei in functie de pozitia x.

O forta constanta deplaseaza corpul pe distanta d.

Reprezentarea grafica F(x):

F

I.4 Lucrul mecanic efectuat de greutate

h

a) Un corp lasat sa cada liber de la o inaltime h, este supus

fortei gravitationale G = mg , sub actiunea careia se

deplaseaza in jos, efectuand un lucru mecanic motor:

L = mgh

b) Un corp aruncat de jos in sus, va fi supus unei forte

gravitationale G = mg care face unghiul de 180º cu sensul

de miscare, efectuand un lucru mecanic:

L = - mgh

Un corp aflat la inaltimea h poate cobori in mai multe moduri :

La coborarea pe planul inclinat efectueaza lucru mecanic componenta tangentiala a greutatii

La coborarea pe trepte , greutatea nu efectueaza lucru mecanic pe portiunile BC si DE, deoarece este perpendiculara pe deplasare. Lucrul mecanic efectuat de greutate este

Dupa cum se vede, lucrul mecanic al greutatii nu depinde de forma drumului, numindu-se lucru conservativ.

Definitie : Forta care actioneaza asupra unui corp si efectueaza un lucru mecanic dependent de pozitiile initiala si finala si independent de forma traiectoriei se numeste forta conservativa.

Forte conservative sunt : greutatea, forta elastica, fortele electromagnetice.

I.5 Lucrul mecanic efectuat de forta de frecare

Un corp care se misca pe o suprafata de sprijin cu care freaca,este

supus permanent, unei forte de frecare , ce

actioneaza in sens opus miscarii. Lucrul   

mecanic al cestei forte este rezistent si are expresia:

În practica sunt si cazuri in care forta de frecare produce lucru mecanic

motor. Daca pe un carucior se aseaza un corp

de care se trage cu o sfoara, forta de frecare

dintre corp si carucior produce un lucru

mecanic rezistent asupra corpului si totodata

un lucru mecanic motor asupra caruciorului.

I.6 Lucrul mecanic efectuat de forta elastica

Consideram un resort elastic, fixat la un capat de un suport rigid, iar la celalalt capat este legat un corp ce se poate deplasa. Dupa deformare, forta elastica readuce corpul la forma initiala. Dupa deformarea resortului cu , se va manifesta o forta elastica ce va deplasa corpul pe o distanta ,unde deformarea devine , iar forta elastica este .

Deoarece in timpul miscarii forta nu este constanta, se va calcula lucrul mecanic pe baza ariei trapezului descris de forte si deformari :

În cazul fortei elastice lucrul mecanic poate fi motor (cand aduce corpul la forma initiala) sau rezistent (in timpul deformarii corpului).