§ 26 Работа силы. Мощность
Работа силы — это величина, характеризующая, насколько изменяется энергия тела под действием этой силы. Работа возникает только тогда, когда на тело действует сила и оно при этом перемещается.
Например, при падении предмета работу совершает сила тяжести, а при распрямлении пружины — сила упругости.
Работа постоянной силы
Если сила остаётся постоянной, её работа определяется формулой:
A = F · s · cos α
где
F — сила,
s — перемещение тела,
α — угол между направлением силы и перемещением.
Единица работы — джоуль (Дж):
1 Дж = 1 Н·м
Работа может быть:
- положительной, если сила направлена в ту же сторону, что и движение (например, санки скользят вниз с горы);
- отрицательной, когда сила препятствует движению (торможение из-за трения);
- нулевой, если сила действует перпендикулярно перемещению (например, сила натяжения в круговом движении).
Работа силы тяжести
Работа силы тяжести определяется только разностью высот, а не тем, по какой траектории двигалось тело:
A = m · g · (h₁ – h₂)
Работа силы упругости
При изменении деформации пружины от x₁ до x₂ работа силы упругости равна:
A = (k / 2)(x₁² – x₂²)
И сила тяжести, и сила упругости совершают работу, которая зависит только от начального и конечного положения тела, но не от формы пути.
Мощность
Мощность показывает, с какой скоростью совершается работа:
P = A / t
где t — время выполнения работы.
Единица мощности — ватт (Вт):
1 Вт = 1 Дж/с
Чем выше мощность, тем быстрее выполняется работа.