Работата във физиката е това?

Работата във физиката е величина, която се определя, като се умножи модулът на силата, движеща тялото, по разстоянието, на което то се е преместило. В тази статия описваме подробно ситуацията, при която едно тяло се движи, но остава неподвижно. Нека открием формулата за работа и нейната мерна единица.

Сили, действащи върху тяло

Да предположим, че имаме нишка, на която е спряно тяло. От страната на конеца върху него действа еластичната сила на конеца, нека я означим с F. Тялото е неподвижно, да речем, че сме прикрепили връв към статив. Необходимо ли е да се направи нещо, за да се запази това състояние възможно най-дълго?? Не. Въпреки че върху тялото действа сила, то не се движи.

Работата във физиката е това? Преди да отговорите на този въпрос, разгледайте ситуацията. Да предположим, че дадено тяло е в движение, но върху него не действа никаква сила. Например, ако това е балон в далечния космос, далеч от всички звезди и галактики. Тогава силата на тяхното привличане ще бъде пренебрежимо малка. Нека начертаем диаграма.

Тялото се е преместило на известно разстояние s, но няма сила (F=0). Дали е необходимо някакво действие, за да може тялото да продължи да се движи? Не. Това състояние може да бъде поддържано толкова дълго, колкото желаете. Това е равномерно праволинейно движение при липса на.. на силите, действащи върху тялото.

Сила, която произвежда механична работа

Сега ситуацията е коренно различна. Ще вдигнем една и съща топка. Върху него действа сила, която се прилага към тялото от страната на въжето. Нека означим големината на преместването на топката с s, а силата - с F. Ще се вдигне ли топката сама?? Не, нещо трябва да го вдигне. Например, някъде трябва да работи електрически двигател. Но за да работи, водата трябва да пада от язовира и да кара турбината, към която е свързан генераторът, да се върти. Електропроводът трябва да предава енергия на двигателя, а двигателят трябва да работи и да повдига товара. Това означава, че преместването не може да се осъществи само по себе си.

Физиците твърдят, че в първите два случая силата не извършва механична работа. В третия случай работата се извършва. От какво се произвежда? Със сила F. Във физиката работата е величина. И ако е така, тя може да се променя нагоре и надолу. Не е трудно да се предположи, че ако силата се увеличи, а тялото се премести на същото разстояние, то работата на силата ще бъде по-голяма. Как можете да увеличите силата? Например вземете топка, която е два пъти по-тежка. Тогава работата ще се удвои. Следователно работата на една сила е пропорционална на нейната големина. Това е закон.

Формулата за механичната работа

Представете си , това за нас същата топка трябва да бъде повдигната на 100 см вместо на 50 см. трябва да се работи, за да се повдигне първо до половината, а след това до другата половина. Всеки път ще се извършва една и съща работа, но общата работа ще бъде два пъти повече. Така че работата е правопропорционална на разстоянието, което тялото изминава. Затова физиците са се съгласили да наричат стойността F*s и да я наричат работа на силата. F*s е правопропорционална на силата и преместването на тялото.

A=F*s е формулата за работа във физиката. A е стойността на силата, която се прилага върху тялото, а s е пътят, изминат от тялото. Съществуват обаче ситуации, в които към тяло се прилага сила и то не се движи. В нашия трети случай тялото се движи в същата посока, в която е приложена силата. Затова е по-точно да се каже, че s е преместването на тялото по посока на силата. Нека формулираме определение: работата във физиката е величина, равна на произведението на модула на силата от преместването на тялото по посока на силата.

Мерна единица

Нека разгледаме дефиниционната формула A=F*s. [A]=H*m=J. N е за нютон, а J е за джаул. Как разбирате, какво е 1 джаул? Нека нарисуваме схематично представяне на сила, която трябва да извърши един джаул работа.

Диаграмата представя началното и крайното положение на тялото. Преместихме го на разстояние 1 м. В момента на преместването на тялото към него е приложена сила от един нютон. A=1 N*1 m=1 J. Това означава, че един джаул е работата, извършена от една нютонова сила при преместване на тяло на 1 m по посока на силата.

Един джаул е малко количество работа. За да се повдигне тежест от един килограм с 10 сантиметра, тя трябва да извърши работа от 1 джаул. За да го вдигнете на височина един метър, трябва да извършите работа от 10 джаула. Когато става дума за работата на крановете, те повдигат тонове тежест на десетки метри. Поради това се използват други мерни единици за работа: килоджаули, мегаджаули и т.н. д. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10^6 J. Стрелката на стенния часовник се задвижва от двигател. Той извършва много по-малко работа от един джаул. Тя се измерва в милиджаули. 1 mJ = 0,001 J. Съществуват и микроджаули. 1 µJ=1*10^6J.