Práca sily je definícia vo fyzike. Definícia mechanickej práce

Aby bolo možné charakterizovať energetické charakteristiky pohybu, bol zavedený pojem mechanická práca. A práve jej je v jej rôznych prejavoch venovaný článok. Pochopenie témy je jednoduché a zároveň dosť zložité. Autor sa úprimne snažil, aby to bolo zrozumiteľnejšie a zrozumiteľnejšie a ostáva len dúfať, že cieľ sa podarilo naplniť.

Čo je mechanická práca?

Ako sa to volá? Ak na teleso pôsobí nejaká sila a v dôsledku pôsobenia tejto sily sa teleso hýbe, potom sa to nazýva mechanická práca. Keď sa na to pozrieme z hľadiska vedeckej filozofie, možno tu rozlíšiť niekoľko ďalších aspektov, ale článok sa bude venovať téme z hľadiska fyziky. Mechanická práca nie je náročná, ak si dobre premyslíte tu napísané slová. Ale slovo "mechanický" sa zvyčajne nepíše a všetko sa redukuje na slovo "práca". Ale nie každá práca je mechanická. Tu sedí muž a premýšľa. Funguje to? Mentálne áno! Je to však mechanická práca? Nie Čo ak osoba kráča? Ak sa teleso pohybuje pod vplyvom sily, ide o mechanickú prácu. Všetko je jednoduché. Inými slovami, sila pôsobiaca na teleso koná (mechanickú) prácu. A ešte niečo: práve práca môže charakterizovať výsledok pôsobenia určitej sily. Ak teda človek kráča, potom určité sily (trenie, gravitácia atď.) vykonávajú na človeka mechanickú prácu a v dôsledku ich pôsobenia človek mení svoj bod umiestnenia, inými slovami, pohybuje sa.

Práca ako fyzikálna veličina sa rovná sile, ktorá pôsobí na telo, vynásobenej dráhou, ktorú telo vykonalo pod vplyvom tejto sily a v smere ňou označenom. Môžeme povedať, že mechanická práca bola vykonaná, ak boli súčasne splnené 2 podmienky: sila pôsobila na teleso a pohybovalo sa v smere svojho pôsobenia. Ale nebolo vykonané alebo sa nevykonáva, ak sila pôsobila a telo nezmenilo svoju polohu v súradnicovom systéme. Tu sú malé príklady, kde sa nevykonáva mechanická práca:

Takže človek môže spadnúť na obrovský balvan, aby ho pohol, ale nemá dostatok sily. Sila pôsobí na kameň, ale nehýbe sa a práca sa nekoná.
Teleso sa pohybuje v súradnicovom systéme a sila sa rovná nule alebo sú všetky kompenzované. Dá sa to pozorovať pri zotrvačných pohyboch.
Keď je smer pohybu telesa kolmý na silu. Keď sa vlak pohybuje horizontálna čiara, gravitačná sila nekoná svoju prácu.

V závislosti od určitých podmienok môže byť mechanická práca negatívna a pozitívna. Takže ak sú smery a sily a pohyby tela rovnaké, potom nastáva pozitívna práca. Príkladom pozitívnej práce je pôsobenie gravitácie na padajúcu kvapku vody. Ak sú však sila a smer pohybu opačné, dochádza k negatívnej mechanickej práci. Príkladom takejto možnosti je stúpanie balóna a gravitácia, ktorá robí negatívnu prácu. Keď je teleso vystavené vplyvu viacerých síl, takáto práca sa nazýva „výsledná silová práca“.

Vlastnosti praktickej aplikácie (kinetická energia)

Prejdeme od teórie k praktickej časti. Samostatne by sme mali hovoriť o mechanickej práci a jej použití vo fyzike. Ako si mnohí pravdepodobne pamätali, všetka energia tela je rozdelená na kinetickú a potenciálnu. Keď je objekt v rovnováhe a nikam sa nepohybuje, jeho potenciálna energia sa rovná celkovej energii a jeho kinetická energia je nulová. Keď sa pohyb začne, potenciálna energia začne klesať, kinetická sa zvýši, ale celkovo sa rovnajú celkovej energii objektu. Pre hmotný bod je kinetická energia definovaná ako práca sily, ktorá urýchlila bod z nuly na hodnotu H, a vo forme vzorca je kinetika telesa ½ * M * H, kde M je hmotnosť. Ak chcete zistiť kinetickú energiu objektu, ktorý sa skladá z mnohých častíc, musíte nájsť súčet všetkých kinetických energií častíc, a to bude kinetická energia telesa.

Vlastnosti praktickej aplikácie (potenciálna energia)

V prípade, že všetky sily pôsobiace na telo sú konzervatívne a potenciálna energia sa rovná celkovej, potom sa nevykoná žiadna práca. Tento postulát je známy ako zákon zachovania mechanickej energie. Mechanická energia v uzavretom systéme je v časovom intervale konštantná. Zákon zachovania je široko používaný na riešenie problémov klasickej mechaniky.

Vlastnosti praktickej aplikácie (termodynamika)

V termodynamike sa práca vykonaná plynom počas expanzie vypočítava ako integrál tlaku vynásobeného objemom. Tento prístup je použiteľný nielen v prípadoch, keď existuje presná funkcia objemu, ale aj na všetky procesy, ktoré je možné zobraziť v rovine tlak/objem. Poznatky o mechanickej práci sa tiež uplatňujú nielen pri plynoch, ale pri všetkom, čo môže vyvíjať tlak.

Vlastnosti praktickej aplikácie v praxi (teoretická mechanika)

V teoretickej mechanike sa podrobnejšie zvažujú všetky vlastnosti a vzorce opísané vyššie, najmä ide o projekcie. Uvádza tiež vlastnú definíciu rôznych vzorcov mechanickej práce (príklad definície pre Rimmerov integrál): hranica, ku ktorej smeruje súčet všetkých síl elementárnej práce, keď jemnosť delenia smeruje k nule, sa nazýva práca sily pozdĺž krivky. Asi ťažko? Ale nič, s teoretickou mechanikou všetko. Áno, a všetka mechanická práca, fyzika a iné ťažkosti sa skončili. Ďalej budú len príklady a záver.

Mechanické pracovné jednotky

SI používa jouly na meranie práce, zatiaľ čo GHS používa ergs:

1 J = 1 kg m²/s² = 1 Nm
1 erg = 1 g cm2/s2 = 1 dyn cm
1 erg = 10-7 J

Príklady mechanickej práce

Aby ste konečne pochopili taký koncept ako mechanická práca, mali by ste si preštudovať niekoľko samostatných príkladov, ktoré vám umožnia zvážiť to z mnohých, ale nie všetkých strán:

Keď človek zdvihne kameň rukami, potom nastáva mechanická práca pomocou svalovej sily rúk;
Keď vlak jazdí po koľajniciach, ťahá ho ťažná sila ťahača (elektrická lokomotíva, dieselová lokomotíva atď.);
Ak vezmete zbraň a strieľate z nej, potom vďaka tlakovej sile, ktorú vytvoria práškové plyny, bude práca vykonaná: guľka sa pohybuje pozdĺž hlavne pištole v rovnakom čase, ako sa zvyšuje rýchlosť samotnej guľky. ;
Existuje aj mechanická práca, keď trecia sila pôsobí na telo a núti ho znížiť rýchlosť jeho pohybu;
Uvedený príklad s loptičkami, keď stúpajú opačným smerom oproti smeru gravitácie, je tiež ukážkou mechanickej práce, no okrem gravitácie pôsobí aj Archimedova sila, keď stúpa všetko ľahšie ako vzduch.

čo je sila?

Nakoniec sa chcem dotknúť témy moci. Práca vykonaná silou za jednu jednotku času sa nazýva výkon. Výkon je v skutočnosti taká fyzikálna veličina, ktorá je odrazom pomeru práce k určitému časovému úseku, počas ktorého bola táto práca vykonaná: M = P / B, kde M je výkon, P je práca, B je čas. Jednotkou SI výkonu je 1 watt. Watt sa rovná výkonu, ktorý vykoná prácu jedného joulu za jednu sekundu: 1 W = 1 J \ 1 s.

Pred odhalením témy „Ako sa meria práca“ je potrebné urobiť malú odbočku. Všetko na tomto svete sa riadi fyzikálnymi zákonmi. Každý proces alebo jav možno vysvetliť na základe určitých fyzikálnych zákonov. Pre každú merateľnú veličinu existuje jednotka, v ktorej je zvykom ju merať. Jednotky merania sú pevné a majú rovnaký význam na celom svete.

Dôvod je nasledujúci. V roku 1960 bol na jedenástej generálnej konferencii o váhach a mierach prijatý systém meraní, ktorý je uznávaný na celom svete. Tento systém dostal názov Le Système International d'Unités, SI (SI System International). Tento systém sa stal základom pre definície merných jednotiek akceptovaných na celom svete a ich pomer.

Fyzikálne pojmy a terminológia

Vo fyzike sa jednotka na meranie práce sily nazýva J (Joule), na počesť anglického fyzika Jamesa Jouleho, ktorý výrazne prispel k rozvoju sekcie termodynamiky vo fyzike. Jeden Joule sa rovná práci vykonanej silou jedného N (Newton), keď sa jej pôsobenie posunie o jeden M (meter) v smere sily. Jeden N (Newton) sa rovná sile s hmotnosťou jeden kg (kilogram) pri zrýchlení jeden m/s2 (meter za sekundu) v smere sily.

Pre tvoju informáciu. Vo fyzike je všetko prepojené, výkon akejkoľvek práce je spojený s vykonávaním ďalších akcií. Príkladom je domáci ventilátor. Keď je ventilátor zapnutý, lopatky ventilátora sa začnú otáčať. Rotujúce lopatky pôsobia na prúdenie vzduchu a dávajú mu smerový pohyb. Toto je výsledok práce. Ale na vykonanie práce je potrebný vplyv iných vonkajších síl, bez ktorých je vykonanie akcie nemožné. Patrí medzi ne sila elektrického prúdu, výkon, napätie a mnoho ďalších vzájomne súvisiacich hodnôt.

Elektrický prúd je vo svojej podstate usporiadaný pohyb elektrónov vo vodiči za jednotku času. Elektrický prúd je založený na kladne alebo záporne nabitých časticiach. Nazývajú sa elektrické náboje. Označuje sa písmenami C, q, Kl (Prívesok), pomenovaný po francúzskom vedcovi a vynálezcovi Charlesovi Coulombovi. V sústave SI je to merná jednotka počtu nabitých elektrónov. 1 C sa rovná objemu nabitých častíc, ktoré pretečú prierezom vodiča za jednotku času. Jednotkou času je jedna sekunda. Vzorec pre elektrický náboj je uvedený nižšie na obrázku.

Sila elektrického prúdu sa označuje písmenom A (ampér). Ampér je jednotka vo fyzike, ktorá charakterizuje meranie práce sily, ktorá je vynaložená na pohyb nábojov pozdĺž vodiča. Elektrický prúd je vo svojom jadre usporiadaný pohyb elektrónov vo vodiči pod vplyvom elektromagnetického poľa. Vodičom sa rozumie materiál alebo roztavená soľ (elektrolyt), ktorá má malý odpor voči prechodu elektrónov. Dve fyzikálne veličiny ovplyvňujú silu elektrického prúdu: napätie a odpor. O nich sa bude diskutovať nižšie. Prúd je vždy priamo úmerný napätiu a nepriamo úmerný odporu.

Ako bolo uvedené vyššie, elektrický prúd je usporiadaný pohyb elektrónov vo vodiči. Je tu však jedno upozornenie: na ich pohyb je potrebný určitý vplyv. Tento efekt vzniká vytvorením potenciálneho rozdielu. Elektrický náboj môže byť kladný alebo záporný. Pozitívne náboje majú vždy tendenciu k záporným nábojom. To je nevyhnutné pre rovnováhu systému. Rozdiel medzi počtom kladne a záporne nabitých častíc sa nazýva elektrické napätie.

Výkon je množstvo energie vynaloženej na vykonanie práce jedného J (Joule) za časový úsek jednej sekundy. Jednotka merania vo fyzike sa označuje ako W (Watt), v sústave SI W (Watt). Keďže sa berie do úvahy elektrická energia, tu je to hodnota elektrickej energie vynaloženej na vykonanie určitej činnosti za určité časové obdobie.

Na záver treba poznamenať, že mernou jednotkou práce je skalárna veličina, má vzťah ku všetkým úsekom fyziky a možno o ňom uvažovať nielen zo strany elektrodynamiky či tepelnej techniky, ale aj iných úsekov. Článok stručne uvažuje o hodnote, ktorá charakterizuje jednotku merania práce sily.

Video

Energetické charakteristiky pohybu sa zavádzajú na základe pojmu mechanická práca alebo práca sily. Inými slovami, práca je mierou vplyvu sily.

Definícia 1

Práca A vykonaná konštantnou silou F → je fyzikálna skalárna veličina rovnajúca sa súčinu modulov sily a posunutia, vynásobená kosínusom uhla α medzi silovými vektormi F → a posunutím s → .

Táto definícia je diskutovaná na obrázku 1.

Pracovný vzorec je napísaný ako,

A = F s cos α .

Práca je skalárna veličina. Jednotkou SI pre prácu je Joule (J).

Joule sa rovná práci, ktorú vykoná sila 1 N na pohyb o 1 m v smere sily.

Obrázok 1. Práca sily F → : A = F s cos α = F s s

Pri premietaní F s → sila F → na smer pohybu s → sila nezostáva konštantná a výpočet práce pre malé posuny Δ s i zhrnuté a vyrobené podľa vzorca:

A = ∑ ∆ A i = ∑ F s i ∆ s i .

Toto množstvo práce sa vypočíta z limitu (Δ s i → 0), po ktorom prejde do integrálu.

Grafický obraz diela je určený z oblasti krivočiareho útvaru umiestneného pod grafom F s (x) na obrázku 2.

Obrázok 2. Grafická definícia práce Δ A i = F s i Δ s i.

Príkladom sily závislej od súradníc je elastická sila pružiny, ktorá sa riadi Hookovým zákonom. Na natiahnutie pružiny je potrebné pôsobiť silou F → , ktorej modul je úmerný predĺženiu pružiny. To je možné vidieť na obrázku 3.

Obrázok 3. Natiahnutá pružina. Smer vonkajšia sila F → sa zhoduje so smerom pohybu s → . F s = k x , kde k je tuhosť pružiny.

F → y p p = - F →

Závislosť modulu vonkajšej sily od súradníc x je možné znázorniť na grafe pomocou priamky.

Obrázok 4. Závislosť modulu vonkajšej sily od súradnice pri natiahnutí pružiny.

Z vyššie uvedeného obrázku je možné nájsť prácu na vonkajšia sila pravý voľný koniec pružiny pomocou plochy trojuholníka. Vzorec bude mať formu

Tento vzorec je použiteľný na vyjadrenie práce vykonanej vonkajšou silou, keď je pružina stlačená. Oba prípady ukazujú, že elastická sila F → y p p sa rovná práci vonkajšej sily F → , ale s opačným znamienkom.

Definícia 2

Ak na teleso pôsobí niekoľko síl, ich celková práca sa rovná súčtu všetkej práce vykonanej na telese. Keď sa teleso pohybuje dopredu, body pôsobenia síl sa pohybujú rovnakým spôsobom, to znamená, že celková práca všetkých síl sa bude rovnať práci výslednice aplikovaných síl.

Moc

Definícia 3

Moc je práca vykonaná silou za jednotku času.

Záznam fyzikálnej veličiny výkonu, označený N, má tvar pomeru práce A k časovému intervalu t vykonanej práce, teda:

Definícia 4

Systém SI používa watt (Wt) ako jednotku výkonu. 1 watt je výkon, ktorý vykoná 1 J práce za 1 s.

Okrem Wattu existujú aj mimosystémové jednotky merania výkonu. Napríklad, 1 Konská sila približne rovných 745 wattov.

Ak si všimnete chybu v texte, zvýraznite ju a stlačte Ctrl+Enter

mechanická práca- ide o fyzikálnu veličinu - skalárnu kvantitatívnu mieru pôsobenia sily (výslednej sily) na teleso alebo síl na sústavu telies. Závisí od číselnej hodnoty a smeru sily (síl) a od posunu telesa (sústavy telies).

Použitý zápis

Práca sa zvyčajne označuje písmenom A(od neho. A rbeit- práca, práca) alebo list W(z angličtiny. w ork- práca, práca).

Definícia

Práca sily pôsobiacej na hmotný bod

Celková práca na premiestnení jedného hmotného bodu, vykonaná niekoľkými silami pôsobiacimi na tento bod, je definovaná ako práca výslednice týchto síl (ich vektorový súčet). Preto budeme aj naďalej hovoriť o jednej sile pôsobiacej na hmotný bod.

Pri priamočiarom pohybe hmotného bodu a konštantnej hodnote naň pôsobiacej sily sa práca (tejto sily) rovná súčinu priemetu vektora sily na smer pohybu a dĺžky vektora posunutia. urobené podľa bodu:

A = F s s = F s c o s (F , s) = F → ⋅ s → (\displaystyle A=F_(s)s=Fs\ \mathrm (cos) (F,s)=(\vec (F))\ cdot(\vec(y))) A = ∫ F → ⋅ d s → . (\displaystyle A=\int (\vec (F))\cdot (\vec (ds)).)

(predpokladá sa súčet pozdĺž krivky, čo je hranica prerušovanej čiary tvorenej postupnými posunmi d s → , (\displaystyle (\vec (ds)),) ak ich najprv považujeme za konečné a potom necháme dĺžku každého z nich smerovať k nule).

Ak existuje závislosť sily od súradníc, integrál je definovaný takto:

A = ∫ r → 0 r → 1 F → (r →) ⋅ d r → (\displaystyle A=\int \limits _((\vec (r))_(0))^((\vec (r)) _(1))(\vec (F))\vľavo ((\vec (r))\vpravo)\cdot (\vec (dr))),

Kde r → 0 (\displaystyle (\vec(r))_(0)) A r → 1 (\displaystyle (\vec(r))_(1)) sú polomerové vektory počiatočnej a konečnej polohy telesa, resp.

Dôsledok. Ak je smer aplikovanej sily kolmý na posunutie telesa alebo posunutie je nulové, potom je práca (tejto sily) nulová.

Práca síl pôsobiaca na systém hmotných bodov

Práca síl pri pohybe sústavy hmotných bodov je definovaná ako súčet prác týchto síl pri pohybe každého bodu (práca vykonaná na každom bode sústavy sa sčítava do práce týchto síl na sústave).

Aj keď telo nie je systémom diskrétnych bodov, môže byť rozdelené (mentálne) na mnoho nekonečne malých prvkov (kúskov), z ktorých každý môže byť považovaný za hmotný bod, a práca môže byť vypočítaná v súlade s vyššie uvedenou definíciou. V tomto prípade je diskrétny súčet nahradený integrálom.

Tieto definície možno použiť na výpočet práce určitej sily alebo triedy síl, ako aj na výpočet celkovej práce vykonanej všetkými silami pôsobiacimi na systém.

Kinetická energia

Ek = 12 mv2. (\displaystyle E_(k)=(\frac (1)(2))mv^(2).)

Pre zložité objekty pozostávajúce z mnohých častíc sa kinetická energia telesa rovná súčtu kinetických energií častíc.

Potenciálna energia

Práca v termodynamike

V termodynamike sa práca vykonaná plynom počas expanzie vypočíta ako integrál tlaku k objemu:

A 1 → 2 = ∫ V 1 V 2 P d V . (\displaystyle A_(1\rightarrow 2)=\int \limits _(V_(1))^(V_(2))PdV.)

Práca vykonaná na plyne sa zhoduje s týmto výrazom v absolútnej hodnote, ale má opačné znamienko.

Prirodzené zovšeobecnenie tohto vzorca je použiteľné nielen pre procesy, kde tlak je jednohodnotovou funkciou objemu, ale aj pre akýkoľvek proces (znázornený akoukoľvek krivkou v rovine PV), najmä na cyklické procesy.
V zásade je vzorec použiteľný nielen pre plyn, ale aj pre čokoľvek, čo je schopné vyvinúť tlak (je len potrebné, aby bol tlak v nádobe všade rovnaký, čo je vo vzorci implicitne zahrnuté).

Tento vzorec priamo súvisí s mechanickou prácou. Naozaj, skúsme napísať mechanickú prácu počas expanzie nádoby, ak vezmeme do úvahy, že tlaková sila plynu bude smerovať kolmo na každú elementárnu plochu, rovnajúcu sa súčinu tlaku P Na námestie dS plošiny, a potom prácu vykonanú plynom premiestniť h jednou z takýchto základných stránok bude

dA = PdSh. (\displaystyle dA=PdSh.)

Je vidieť, že ide o súčin prírastku tlaku a objemu v blízkosti danej elementárnej oblasti. A zhrnutie nad všetkým dS, dostaneme konečný výsledok, kde už dôjde k úplnému zvýšeniu objemu, ako v hlavnom vzorci sekcie.

Práca sily v teoretickej mechanike

Uvažujme podrobnejšie, ako to bolo vyššie, nad konštrukciou definície energie ako Riemannovho integrálu.

Nech materiál poukazuje M (\displaystyle M) sa pohybuje po kontinuálne diferencovateľnej krivke G = ( r = r (s) ) (\displaystyle G=\(r=r(s)\)), kde s je premenlivá dĺžka oblúka, 0 ≤ s ≤ S (\displaystyle 0\leq s\leq S), a pôsobí na ňu sila smerujúca tangenciálne k trajektórii v smere pohybu (ak sila nesmeruje tangenciálne, potom budeme rozumieť pod F (s) (\displaystyle F(s)) projekcia sily na kladnú tangentu krivky, čím sa tento prípad zredukuje na prípad uvedený nižšie). Hodnota F (ξ i) △ s i, △ s i = s i − s i − 1, i = 1, 2, . . . , i τ (\displaystyle F(\xi _(i))\trojuholník s_(i),\trojuholník s_(i)=s_(i)-s_(i-1),i=1,2,... ,i_(\tau )), sa volá elementárna práca silu F (\displaystyle F) na mieste a berie sa ako približná hodnota práce, ktorú sila vyprodukuje F (\displaystyle F), ovplyvňujúce hmotný bod keď posledný prejde zákrutou G i (\displaystyle G_(i)). Súčet všetkých elementárnych prác je Riemannovým integrálnym súčtom funkcie F (s) (\displaystyle F(s)).

V súlade s definíciou Riemannovho integrálu môžeme definovať prácu:

Hranica, ku ktorej sa súčet blíži ∑ i = 1 i τ F (ξ i) △ s i (\displaystyle \sum _(i=1)^(i_(\tau ))F(\xi _(i))\trojuholník s_(i)) všetkých elementárnych diel, keď malichernosť | τ | (\displaystyle |\tau |) priečky τ (\displaystyle \tau ) má tendenciu k nule sa nazýva práca vykonaná silou. F (\displaystyle F) pozdĺž krivky G (\displaystyle G).

Ak teda toto dielo označíme písm W (\displaystyle W), potom, kvôli túto definíciu,

W = lim | τ | → 0 ∑ i = 1 i τ F (ξ i) △ s i (\displaystyle W=\lim _(|\tau |\rightarrow 0)\sum _(i=1)^(i_(\tau ))F( \xi _(i))\trojuholník s_(i)),

teda,

W = ∫ 0 s F (s) d s (\displaystyle W=\int \limits _(0)^(s)F(s)ds) (1).

Ak je poloha bodu na trajektórii jeho pohybu opísaná pomocou nejakého iného parametra t (\displaystyle t)(napríklad čas) a či prejdená vzdialenosť s = s (t) (\displaystyle s=s(t)), a ≤ t ≤ b (\displaystyle a\leq t\leq b) je spojito diferencovateľná funkcia, potom zo vzorca (1) dostaneme

W = ∫ a b F [ s (t) ] s ′ (t) d t. (\displaystyle W=\int \limits _(a)^(b)Fs"(t)dt.)

Rozmer a jednotky

Merná jednotka pre prácu v

Vieš čo je práca? Bezpochyby. Čo je práca, vie každý človek za predpokladu, že sa narodil a žije na planéte Zem. Čo je mechanická práca?

Tento koncept je známy aj väčšine ľudí na planéte, hoci niektorí jednotlivci majú o tomto procese dosť nejasnú predstavu. Ale teraz to nie je o nich. Ešte menej ľudí tuší čo mechanická práca z hľadiska fyziky. Vo fyzike mechanická práca nie je prácou človeka kvôli jedlu, je to fyzikálna veličina, ktorá môže úplne nesúvisieť ani s osobou, ani s akoukoľvek inou živou bytosťou. Ako to? Teraz poďme na to prísť.

Mechanická práca vo fyzike

Uveďme dva príklady. V prvom príklade vody rieky, ktoré sa zrážajú s priepasťou, hlučne padajú dolu vo forme vodopádu. Druhým príkladom je človek, ktorý drží ťažký predmet na vystretých rukách, napríklad chráni rozbitú strechu nad verandou vidieckeho domu pred pádom, zatiaľ čo jeho žena a deti horúčkovito hľadajú niečo, čím by ju podopreli. Kedy sa vykonáva mechanická práca?

Definícia mechanickej práce

Takmer každý bez váhania odpovie: v druhom. A budú sa mýliť. Prípad je práve opačný. Vo fyzike sa popisuje mechanická práca nasledujúce definície: mechanická práca sa vykonáva, keď na teleso pôsobí sila a pohybuje sa. Mechanická práca je priamo úmerná použitej sile a prejdenej vzdialenosti.

Vzorec mechanickej práce

Mechanická práca je určená vzorcom:

kde A je práca,
F - pevnosť,
s - prejdená vzdialenosť.

Takže napriek všetkému hrdinstvu unaveného strešného držiaka je ním vykonaná práca rovná nule, ale voda, ktorá padá pod vplyvom gravitácie z vysokého útesu, robí najmechanickejšiu prácu. To znamená, že ak neúspešne zatlačíme ťažkú skriňu, tak práca, ktorú sme vykonali z hľadiska fyziky, sa bude rovnať nule, napriek tomu, že vyvíjame veľkú silu. Ale ak posunieme skriňu o určitú vzdialenosť, potom vykonáme prácu rovnajúcu sa súčinu vynaloženej sily o vzdialenosť, o ktorú sme telo posunuli.

Jednotka práce je 1 J. Ide o prácu, ktorú vykoná sila 1 newton na posunutie telesa na vzdialenosť 1 m. Ak sa smer aplikovanej sily zhoduje so smerom pohybu telesa, potom táto sila vykoná pozitívna práca. Príkladom je, keď stlačíme telo a ono sa pohne. A v prípade, že sila pôsobí v smere opačnom k pohybu tela, napríklad trecia sila, potom táto sila vykonáva negatívnu prácu. Ak aplikovaná sila žiadnym spôsobom neovplyvňuje pohyb telesa, potom sila vytvorená touto prácou je rovná nule.