Параграф 50 Физика 7 класс Пёрышкин | Конспект

Механическая работа. Единицы работы

Механическая работа

Для выполнения механической работы необходимы два условия: действие силы на тело и движение тела под её воздействием. Если оба этих условия соблюдаются, то совершается механическая работа, которую можно рассчитать по формуле A=F⋅s, где A — работа, F — сила, s — пройденное расстояние. Например, теннисист, нанося удар по мячу, совершает работу, так как он прикладывает силу и перемещает мяч в нужном направлении. Важно учитывать, что направление силы и перемещение должны совпадать. Если сила и направление движения взаимно перпендикулярны, то работа равна нулю.

Определение работы

Работа равна нулю, если сила не вызывает движение тела или если сила действует в направлении, противоположном движению. В этом случае сила тормозит движение, и работа будет отрицательной. Например, если человек поднимает камень на определённую высоту, работа совершается, так как сила тяжести действует вертикально вниз, а перемещение — вертикально вверх. Таким образом, в данном случае работа положительная. Если же человек толкает неподвижное тело, а оно не движется, работа равна нулю. В данном случае формула A=F⋅s показывает, что при s=0 работа тоже будет нулевой.

Виды работы

В зависимости от направления силы относительно движения выделяют положительную и отрицательную работу. Положительная работа совершается, если сила совпадает с направлением перемещения. Отрицательная работа возникает, когда сила направлена в сторону, противоположную перемещению. Например, при торможении автомобиля тормозная сила совершает отрицательную работу, замедляя его движение. Для точного определения работы важно учитывать не только силу и перемещение, но и угол между ними. Это позволяет точно рассчитать, какой вклад сила вносит в работу в данной ситуации.

Единицы работы

Единицей измерения работы в системе СИ является джоуль (Дж), равный работе силы 1 Н, перемещающей тело на 1 метр. Если работа превышает 1000 Дж, используется килоджоуль (кДж), а при значениях больше миллиона — мегаджоуль (МДж). Например, подъём тела массой 1 кг на высоту 10 м требует работы, равной примерно 100 Дж. В промышленных масштабах и при строительных работах часто используют большие единицы, так как механическая работа включает перемещение или поднятие больших масс.

Пример расчёта работы

Для практического понимания работы используют конкретные примеры расчётов. Например, если требуется поднять тело массой 3000 кг на высоту 7 метров, необходимо рассчитать работу, используя формулу A=F⋅s. В этом случае работа равна произведению силы тяжести и высоты, что составит 210 кДж. Этот пример демонстрирует, как масса и высота влияют на величину выполняемой работы. Подобные расчёты важны при проектировании машин и механизмов, когда требуется перемещать большие грузы или поднимать строительные материалы на высоту.