In der Physik ist die mechanische Arbeit die Energie, die durch die Anwendung von Kraft entlang einer Verschiebung in oder von einem Objekt übertragen wird. Wenn ein Objekt von einer angewendeten Kraft bewegt wird, erfolgt die Arbeit am Objekt. Die Menge an Arbeit hängt von der Größe der Kraft, dem Abstand ab, durch den das Objekt bewegt wird, und dem Winkel zwischen der Kraft und der Verschiebung.
Die SI -Arbeitseinheit ist der Joule (J), benannt nach dem englischen Physiker James Prescott Joule. Eine Joule Arbeit erfolgt, wenn eine Kraft eines Newton auf ein Objekt angewendet wird und das Objekt durch einen Abstand von einem Meter in Richtung der Kraft verschoben wird.
Arbeit kann positiv oder negativ sein. Positive Arbeiten erfolgen, wenn die auf ein Objekt angewendete Kraft dazu führt, dass sie sich in die gleiche Richtung wie die Kraft bewegt. Negative Arbeiten erfolgen, wenn die auf ein Objekt angewendete Kraft sie in die entgegengesetzte Richtung der Kraft bewegt.
Die Formel zur Berechnung der Arbeit lautet:
$$ w =fd \ cos \ theta $$
Wo:
- \ (W \) ist die Arbeit (in Joule)
- \ (f \) ist die Größe der aufgewendeten Kraft (in Newtons)
- \ (d \) ist die Verschiebung des Objekts (in Metern)
- \ (\ theta \) ist der Winkel zwischen der Kraft und der Verschiebung (in Grad)
Wenn \ (\ theta =0 \ Grad \), wird die Kraft in die gleiche Richtung wie die Verschiebung angewendet und die geleistete Arbeit ist positiv. Wenn \ (\ theta =180 \ Grad \), wird die Kraft in die entgegengesetzte Richtung der Verschiebung angewendet und die geleistete Arbeit ist negativ.
Wenn eine Person beispielsweise eine Schachtel über den Boden schiebt, ist die von der Person geleistete Arbeit positiv, da die auf die Box angewendete Kraft sie in die gleiche Richtung wie die Kraft bewegt. Wenn die Person die Schachtel gegen eine Wand drückt, ist die von der Person geleistete Arbeit negativ, da die auf die Box angewendete Kraft sie in die entgegengesetzte Richtung der Kraft bewegt.
