FISIKA

Lan mekanikoa eta energia

Eguneroko bizitzan lan mekaniko kontzeptua oso intuitiboa da. Pertsona batek objektu pisutsu bat igotzen duenean kaletik eraikin batera arte, lan bat egiten du. Hizkera arruntean, lan bat gauzatzea energia-kontsumoarekin lotzen da. Horrela, lan eta energia kontzeptuak teoria fisikoetan ez ezik, hizkera herritarrean ere agertzen dira identifikatuak.

Indarra eta lan mekanikoa

Lan mekaniko kontzeptua indar kontzeptuari estuki lotua agertzen da. Era honetan, lana egon dadin lan mekaniko bat aplikatu behar da nolabaiteko ibilbide batean zehar.

Termino fisikoetan, lana (W) apikatutako indarraren eta egindako distantziaren arteko biderkadura eskalarra legez definitzen da.

Termino fisikoetan, lana (W) aplikatutako indarraren eta egindako distantziaren arteko biderkadura eskalarra legez definitzen da.

a indarraren norabideak eta desplazamenduak osatzen duten angelua izanik.

Hortaz, lana magnitude eskalarra da eta bere baliorik handiena hartzen du indarra mugimenduaren norabide eta noranzkoan aplikatzen denean.

Aurreko definiziotik mugimenduaren norabidearekiko perpendikularki aplikatutako indarrek lan nulua sortzen dutela ondorioztatzen da.

Gorputz bat mugitzeko lana objektuaren gainean aplikatutako indarraren eta egindako distantziaren araberakoa da. Irudian, lan bera lortzen da plataforman zehar gorputza zeiharki bultzatuz edo polea baten laguntzaz.

Indar aldakor baten lana

Askotan, lan batek sortzen duen indarra aldakorra da aplikazio-denboran zehar, bai bere modulua, bai bere norabidea edo bai bere noranzkoa aldatzen direlako. Lan honen balioa kalkulatzeko ibilbide guztira hedatutako integrala erabiltzen da.

Lanaren balioa, indarraren balioa ordenatu-ardatzean eta distantzia abzisa-ardatzean duen adierazpen grafiko baten bidez ere lor daiteke.

(a) Indar aldakor baten lana, kurba eta abzisa-ardatzaren arteko azalera legez mugatua. (b) Ibilbide osorako konstantea den indar baten lana.

Energia kontzeptua

Lana gauzatzea energia-kontsumo legez ere ikus daiteke. Hala ere, energia nozioa lanarena baino zabalagoa da. Nahiz eta, orokorrean, energia gorputz batek lana gauzatzeko duen gaitasun legez definitu, beroa ere hartzen du bere baitan, edo sistema material batetik beste batera energia aldatzea, bere adierazpenik arruntenetariko legez.

Hortaz, lana eta beroa energiaren bi adierazpen posible dira.

Luzatutako malguki batek eta gainazal baten gainean sostengatutako gorputz batek lana burutu dezakete, konprimitzean edo lurrera jaustean. Hauek biak lan bihur daitekeen energia duten sistemen adibideak dira.

Energia eta lanaren arteko lotura

Lana energiaren adierazpen bat da. Baina, bere definizioaren arabera, lana indarraren eta desplazamenduaren antolamendua aintzat hartuz positiboa, negatiboa edo nulua izan daitekeen magnitude eskalarra da:

  • Lana positiboa denean, indar eragileak energia ekarri duela esaten da. Horrela gertatzen da malguki bat konprimitzen denean edo pisu bat altxatzen denean.
  • Lana negatiboa baldin bada, indarrak energia xurgatu du (adibidez, malguki bat askatzean edo objektu bat jausten uztean).
  • Lana nulua baldin bada, ez dago aldaketarik sistemaren balantze energetikoan.

Lan nuluaren adibidea, gorputza pisuarekiko perpendikularra den gainazal horizontal batetik irristatzen delarik (adibidean, indar honek ez du energiarik xurgatzen, ezta ekartzen ere).

Lan-unitateak

Nazioarteko Sisteman, lan mekanikoa jouletan neurtzen da, 1 joule (J) = 1 newton (N) x 1 metro (m) izanik. CGS sisteman, erga erabiltzen da unitate legez.

Lana eta energiaren arteko baliokidetasunagatik, azken magnitude hau Jouletan (NS) eta ergetan (CGS) adierazten da.

 

Beroaren baliokide mekanikoa

James Prescott Joule (1818-1889) zientzialari ingelesak beroaren eta lanaren artean dagoen baliokidetasuna aurkitu zuen, kontzeptu horren arabera kaloria bat sortzeko beharrezkoa den lana 4,18 joulekoa izanik.

 

Hermann von Helmholtz

(1821-1894), zientzialari eta filosofo alemaniarra, energia nozioaren deskribapen sistematikoa eskaini zuen lehenengoa izan zen.