Работа във физиката е стойност, която се намира чрез умножаване на модула на силата, която движи тялото, по разстоянието, което е преместило. В статията ще разгледаме подробно ситуациите, когато тялото се движи и остава неподвижно. Нека научим формулата на работата и нейните мерни единици.
Сили, действащи върху тяло
Нека си представим, че имаме нишка, върху която е окачено тяло. От страната на конеца върху него действа еластичната сила на конеца, нека го обозначим F. Тялото е неподвижно, да кажем, че прикрепихме конеца към статив. Необходимо ли е да се направи нещо, за да се запази това състояние за неопределено време? Не. Въпреки че върху тялото действа сила, то не се движи.
Работа по физика - какво е това? Преди да отговорите на този въпрос, помислете за ситуацията. Да предположим, че тялото се движи, но върху него не действат никакви сили. Например, ако е топка в далечно космическо пространство, далеч от всички звезди и галактики. Тогава силата на тяхното привличане ще бъде незначителна. Начертайте диаграма.
Тялото се е преместило на определено разстояние s, но няма сила (F=0). Необходимо ли епредприемете някакви действия, за да поддържате движението на тялото? Не. Това състояние може да се поддържа за неопределено време. Това е равномерно праволинейно движение при липса на сили, действащи върху тялото.
Принудително производство на механична работа
И сега ситуацията е коренно различна. Ще вдигнем същата топка. Върху него действа сила, прилага се към тялото от страната на въжето. Обозначаваме количеството движение на топката с буквата s, а силата - F. Ще се издигне ли самата топка? Не, нещо трябва да го вдигне. Например електродвигател трябва да работи някъде. Но за да работи, от язовира трябва да пада вода, което води до въртене на турбината, към която е свързан генераторът. Чрез електропровода енергията трябва да се предава към двигателя и той трябва да работи и да повдига товара. Тоест движението не може да бъде реализирано от само себе си.
Физиците казват, че в първите два случая силата не извършва механична работа. В третия случай работата е свършена. От какво се произвежда? Сила F. Във физиката работата е количество. И ако е така, тогава може да се промени нагоре и надолу. Лесно е да се предположи, че ако силата се увеличи и тялото се премести на същото разстояние, тогава работата на тази сила ще бъде по-голяма. Как може да се увеличи силата? Например вземането на топка е два пъти по-трудно. Тогава работата ще се удвои. Следователно работата, извършена от сила, е пропорционална на големината на силата. Това е законът.
Формула за механична работа
Нека си представим, че трябва да вдигнем една и съща топка не с 50 см, а със 100 см.направете работата, за да го повдигнете първо до първата половина на разстоянието, а след това до втората. Всеки път ще се извършва една и съща работа, но общата работа ще бъде два пъти повече. Това означава, че работата е право пропорционална на изминатото разстояние от тялото. Ето защо физиците се съгласиха да обозначават стойността на Fs с буквата A и да я наричат работа на силата. Изразът Fs ще бъде право пропорционален на силата и преместването на тялото.
A=Fs е формулата за работа във физиката. A е желаната стойност на силата, приложена към тялото, а s е пътят, изминат от тялото. Има обаче ситуации, когато върху тялото се прилага сила, но то не се движи. В нашия трети случай тялото се движи в същата посока, в която се прилага силата. Следователно би било по-точно да се каже, че s е изместването на тялото по посока на силата. Нека формулираме дефиниция: работата във физиката е величина, равна на произведението на модула на силата и преместването на тялото в посоката на силата.
Мерни единици
Нека да разгледаме определящата формула A=Fs. [A]=Nm=J. N е нютони, J е джаули. Как да разберем какво е 1 джаул? Нека начертаем диаграма, показваща сила, извършваща работа от един джаул.
Фигурата показва началната и крайната позиция на тялото. Преместихме го на разстояние 1 м. При движение към тялото беше приложена сила от един нютон. A=1 N1 m=1 J. Това означава, че един джаул е работата, извършена от сила от един нютон, когато тялото се движи на разстояние от 1 m в посоката на силата.
Един джаул е малко количество работа. Да вдигна1 кг тегло на 10 см, трябва да свършите работа в 1 джаул. За да го издигнете на метър височина, трябва да извършите работа от 10 джаула. Ако говорим за работата на крановете, те вдигат тонове с десетки метри. Поради това се използват и други мерни единици за работа: килоджаули, мегаджаули и т.н. 1 kJ=1000 J, 1 MJ=10 ^ 6 J. Стрелката на стенния часовник се привежда в движение от двигателя. Действа много по-малко от един джаул. Измерва се в милиджаули. 1 mJ=0,001 J. Има и микроджаули. 1 μJ=110^-6 J.
