Параграф 26 Физика 9 класс Пёрышкин | Конспект

Работа силы. Мощность

Работа силы

Работа силы — это процесс, при котором сила действует на тело, изменяя его состояние или положение. Например, при сдвиге или перемещении тела под действием силы. Работа измеряется в джоулях (Дж) и может быть положительной или отрицательной, в зависимости от направления силы и перемещения. Если сила и перемещение совпадают по направлению, работа положительная. Если сила действует против перемещения, работа отрицательная.

Формула работы силы

Для постоянной силы работа вычисляется по формуле , где F — сила, s — перемещение, α — угол между силой и направлением движения. Положительное значение косинуса угла указывает на положительную работу. Если угол равен 90 градусам, то работа силы равна нулю, так как сила не совершает работы. Эту формулу используют для различных механических процессов.

Работа силы тяжести

Работа силы тяжести не зависит от формы траектории движения. При движении вертикально вниз или вверх работа рассчитывается по формуле ​. Сила тяжести всегда направлена вниз, поэтому работа при подъеме отрицательная, а при падении — положительная. Независимо от траектории перемещения между двумя точками, работа силы тяжести зависит только от разности высот начальной и конечной точки.

Работа силы упругости

Сила упругости возникает при деформации упругих тел, например, пружин. Работа силы упругости рассчитывается по формуле ​​, где k — коэффициент жесткости, x_1​ и x_2​ — начальная и конечная деформации пружины. Если тело возвращается в исходное положение, работа силы упругости равна нулю. Графически эту работу можно представить в виде площади под графиком зависимости силы упругости от деформации.

Мощность

Мощность характеризует скорость выполнения работы и определяется как ​, где A — работа, t — время. Единицей измерения мощности является ватт (Вт), равный 1 Дж/с. Мощность показывает, как быстро совершается работа и насколько эффективно используется энергия. Для расчета мощности важно знать величину силы и перемещение в единицу времени.

Пример решения задачи

Если мальчик тянет санки с силой 60 Н по горизонтальной поверхности на расстояние 30 м, под углом 60 градусов к горизонту, то работа рассчитывается по формуле . Подставив значения: A=60⋅30⋅cos 60°=900Дж.