Qual è la definizione di lavoro in fisica?

In fisica, il lavoro è definito come una forza che causa il movimento o lo spostamento di un oggetto. Nel caso di una forza costante, il lavoro è il prodotto scalare della forza che agisce su un oggetto e lo spostamento causato da quella forza. Sebbene sia la forza che lo spostamento siano quantità vettoriali, il lavoro non ha alcuna direzione a causa della natura di un prodotto scalare (o prodotto a punti) in matematica vettoriale. Questa definizione è coerente con la definizione corretta perché una forza costante si integra semplicemente con il prodotto della forza e della distanza.

Continua a leggere per imparare alcuni esempi di lavoro nella vita reale e come calcolare la quantità di lavoro svolto.

Esempi di lavoro

Ci sono molti esempi di lavoro nella vita di tutti i giorni. La classe di fisica ne nota alcuni: un cavallo che tira un aratro attraverso il campo; un padre che spinge un carrello della spesa lungo il corridoio di un negozio di alimentari; uno studente che solleva uno zaino pieno di libri sulla spalla; un sollevatore di pesi che solleva un bilanciere sopra la sua testa; e un olimpionico che lancia lo shot-put.

In generale, affinché si verifichi un lavoro, è necessario esercitare una forza su un oggetto facendolo muovere. Quindi, una persona frustrata che spinge contro un muro, solo per esaurirsi, non sta facendo alcun lavoro perché il muro non si muove. Ma un libro che cade da un tavolo e colpisce il terreno sarebbe considerato un lavoro, almeno in termini di fisica, perché una forza (gravità) agisce sul libro causandone lo spostamento verso il basso.

Cosa non funziona

È interessante notare che un cameriere che trasporta un vassoio in alto sopra la sua testa, sostenuto da un braccio, mentre cammina a passo regolare attraverso una stanza, potrebbe pensare che stia lavorando sodo. (Potrebbe anche sudare.) Ma, per definizione, non lo sta facendo qualunque opera. È vero, il cameriere sta usando la forza per spingere il vassoio sopra la sua testa, e anche vero, il vassoio si muove attraverso la stanza mentre il cameriere cammina. Ma la forza, il sollevamento del vassoio da parte del cameriere, no causa il vassoio da spostare. "Per causare uno spostamento, ci deve essere una componente di forza nella direzione dello spostamento", osserva The Physics Classroom.

Calcolo del lavoro

Il calcolo di base del lavoro è in realtà abbastanza semplice:

W = Fd

Qui "W" sta per lavoro, "F" è la forza e "d" rappresenta lo spostamento (o la distanza percorsa dall'oggetto). Physics for Kids presenta questo problema di esempio:

Un giocatore di baseball lancia una palla con una forza di 10 Newton. La palla percorre 20 metri. Qual è il lavoro totale?

Per risolverlo, devi prima sapere che un Newton è definito come la forza necessaria per fornire una massa di 1 chilogrammo (2,2 libbre) con un'accelerazione di 1 metro (1,1 iarde) al secondo. Un Newton è generalmente abbreviato come "N." Quindi, usa la formula:

W = Fd

Così:

W = 10 N * 20 metri (dove il simbolo "*" rappresenta i tempi)

Così:

Lavoro = 200 joule