Механическая работа

Механическая работа

Когда мы поднимаем груз, толкаем тележку, тянем санки — мы совершаем работу. В физике «работа» имеет строгий смысл.

Что такое механическая работа

Механическая работа — это физическая величина, равная произведению силы на пройденный путь, пройденный под действием этой силы.

Обозначают работу буквой $A$ (от фр. animation).

$A = F \cdot s$

где:

• $F$ — сила, действующая на тело ($\text{Н}$)
• $s$ — путь, пройденный телом под действием этой силы ($\text{м}$)

Единицы работы

В СИ работа измеряется в джоулях ($\text{Дж}$).

$1\,\text{Дж} = 1\,\text{Н} \cdot 1\,\text{м}$

Один джоуль — это работа силы $1\,\text{Н}$ при перемещении тела на $1\,\text{м}$ в направлении действия силы.

Также используют:

• $1\,\text{кДж} = 1000\,\text{Дж}$
• $1\,\text{МДж} = 10^6\,\text{Дж}$

Условия совершения работы

Чтобы работа совершалась, нужно:

1. действие силы на тело
2. перемещение тела под действием этой силы

Если тело не движется ($s = 0$), работа равна нулю (как бы ни была велика сила). Если сила перпендикулярна перемещению — работа тоже равна нулю.

Когда работа положительная, отрицательная, нулевая

• $A > 0$ — направление силы совпадает с направлением движения.

  Пример: мальчик тянет санки верёвкой → работа силы тяги положительна.

• $A < 0$ — направление силы противоположно движению.

  Пример: сила трения совершает отрицательную работу (тормозит).

• $A = 0$ — сила перпендикулярна перемещению (или тело не двигалось).

  Пример: человек несёт чемодан горизонтально — сила тяжести работу не совершает (она перпендикулярна перемещению).

Пример решения задачи

Задача. Мальчик тянет санки с силой $40\,\text{Н}$ на расстояние $20\,\text{м}$. Найдите работу.

Дано:

• $F = 40\,\text{Н}$
• $s = 20\,\text{м}$

Решение: $A = F \cdot s = 40 \cdot 20 = 800\,\text{Дж}$

Ответ: $A = 800\,\text{Дж}$.

Работа нескольких сил

Если на тело действуют несколько сил, работа каждой считается отдельно. Полная работа равна сумме работ всех сил.

Например, при движении санок: сила тяги совершает положительную работу, сила трения — отрицательную. Полезная работа — разность.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое механическая работа? Какова её формула?
2. В каких единицах измеряется работа в СИ?
3. При каких условиях совершается работа?
4. Когда работа положительная, отрицательная, равна нулю?
5. Почему сила тяжести не совершает работу, если человек несёт груз горизонтально?