Механическая работа

На занятии познакомимся с определением понятия работа сил, рассмотрим примеры расчёта данной величины. Таймкод: 0:00 Тема и план урока 0:12 Определение 1:25 Скалярное произведение 2:42 Работа равнодействующей силы 3:35 Пример 4:12 Итоги ➡️ Переходи к практике по данной теме на платформе. Понравилось, как преподаватель объясняет материал? Получи ещё больше полезного контента о подготовке к экзаменам в наших соц.сетях: https://clck.ru/Zr7kn - канал в Дзене, где разбираем сложные темы в образовании; https://clck.ru/Zr7zU - уютное инстаграм-сообщество с нашими учениками https://vk.com/domy24 - паблик ВК, в котором постоянно проводят розыгрыши и конкурсы А обо всём, что мы делаем, можно узнать у нас на сайте: https://center-think.ru/

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.