Механическая работа
НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ
легко понять и запомнить
Пусть на тело действует постоянная сила и тело, двигаясь прямолинейно по горизонтальной поверхности, совершило перемещение . Сила не обязательно является непосредственной причиной перемещения (так, сила тяжести не является непосредственной причиной перемещения шкафа, который передвигают по комнате).
Предположим сначала, что векторы силы и перемещения сонаправлены (рис. 1.; остальные силы, действующие на тело, не указаны).
Рисунок 1. A=Fs
В этом простейшем случае работа A определяется как произведение модуля силы на модуль перемещения.
Единицей измерения работы служит джоуль (Дж): Дж = Н · м. Таким образом, если под действием силы 1 Н тело перемещается на 1 м, то сила совершает работу 1 Дж. Работа силы, перпендикулярной перемещению, по определению считается равной нулю. Так, в данном случае сила тяжести и сила реакции опоры не совершают работы.
Пусть теперь вектор силы образует с вектором перемещения острый угол α (рис. 2)
Рисунок 2.A = F s cos α
Разложим силу на две составляющие: (параллельную перемещению) и (перпендикулярную перемещению). Работу совершает только . Поэтому для работы силы получаем: A = = F cos α · s. Итак,
Если вектор силы образует с вектором перемещения тупой угол α, то работа по-прежнему определяется формулой. В этом случае работа оказывается отрицательной. Например, работа силы трения скольжения, действующей на тело в рассмотренных ситуациях, будет отрицательной, так как сила трения направлена противоположно перемещению. В этом случае имеем: α = 180°, cos α = −1, и для работы силы трения получаем:
где m — масса тела, µ — коэффициент трения между телом и опорой. Соотношение означает, что работа является скалярным произведением векторов силы и перемещения:
Пусть на тело действуют несколько сил — равнодействующая этих сил. Для работы силы имеем:
Работа равнодействующей приложенных к телу сил равна сумме работ каждой силы в отдельности.
