Частина IV. Механічна робота та енергія

Розділ 7. Робота. Енергія. Потужність

Чи однаковий зміст має термін «робота» у фізиці й у побуті?
Яка фізична величина характеризує швидкість виконання роботи?
Що таке «кінська сила»?
За допомогою чого будували піраміди стародавні єгиптяни?
Підйомний кран - основний механізм сучасного будівництва?
Які засоби використовує людина для полегшення своєї праці?
Що стверджує «золоте правило механіки»?
Як характеризують ефективність машин і механізмів?
Закон збереження енергії — найважливіший закон природи?
Яким чином можна поповнювати енергетичні запаси Землі?

§ 37. Робота сили. Механічна робота

1. Робота — фізична величина. Слово «робота» ми часто використовуємо у побутовій мові, маючи на увазі виконання певних дій — фізичних або розумових. Проте у фізиці поняття роботи набуває наукового змісту — це фізична величина, яку можна якісно і кількісно оцінити. Термін «механічна робота» (або «робота сили») використовується лише тоді, коли під дією сили відбувається переміщення тіла. Наприклад, людина піднімає вантаж (рис. 204), кінь везе воза (рис. 205), буксир тягне баржу (рис. 206). Все це приклади виконання механічної роботи.

Ці та інші приклади показують, що механічна робота виконується за двох умов: якщо є прикладена сила і є переміщення тіла внаслідок дії цієї сили. Ці дві умови називають ознаками виконання роботи.

Робота виконується й тоді, коли сила, діючи на тіло, зменшує його швидкість. Це, наприклад, робота сили тертя, робота сили тяжіння під час руху тіла вгору.

Якщо ж, незважаючи на дію сили, переміщення тіла не відбувається, то сила ніякої роботи не виконує — робота дорівнює нулю. Це має місце у випадку, коли переміщення відбувається у напрямі, перпендикулярному до напряму сили.

2. Від чого залежить значення виконаної роботи? Чим більша сила діє на тіло, тим більшою є виконана цією силою робота. З іншого боку, чим більшою буде відстань, на яку переміщується тіло під дією сили, тим більшу роботу ця сила виконає.

Рис. 204. Людина, піднімаючи вантаж, виконує роботу

Рис. 205. Кінь виконує роботу, коли везе воза

Рис. 206. Буксир тягне баржу, виконуючи при цьому роботу

Робота залежить від величини прикладеної сили та переміщення

Джеймс Джоуль (1818-1889)

На практиці використовують кратні й дольні одиниці роботи: кілоджоуль (кДж), мегаджоуль (МДж), міліджоуль (мДж):

1 кДж = 1000 Дж = 10³Дж;

1 МДж = 1000 000 Дж = 10⁶ Дж;

1 мДж = 0,001 Дж

Механічна робота (робота сили) — це фізична величина, яка дорівнює добутку сили, що діє на тіло, на переміщення тіла у напрямі дії цієї сили. Механічна робота (робота сили) позначається літерою А. Отже, робота сили = сила x відстань або A = Fs, де А — робота сили, F — величина сили, s — переміщення тіла під дією сили.

Надалі замість термінів «механічна робота» або «робота сили» будемо користуватись терміном «робота».

3. Одиниця роботи. Одиницею роботи в СІ є джоуль (1 Дж), названа на честь видатного англійського фізика Джеймса Джоуля (1818-1889).

1 Дж — це робота, яка виконується силою 1 Н на відстані 1 м.

1 Дж = 1 Н • 1 м = 1 Н • м.

4. Приклад обчислення роботи.

Приклад 1. Яку роботу треба виконати, щоб забезпечити рівномірний рух санчат масою 60 кг на відстані 10 м? Вважати, що коефіцієнт тертя санчат по снігу дорівнює 0,02.

Подумайте і дайте відповідь

1. Назвіть дві ознаки того, що має місце виконання роботи.
2. Наведіть приклади виконання роботи. 3. Від чого залежить значення виконаної роботи?
4. За допомогою якої формули обчислюють роботу?
5. Яка одиниця роботи в СІ? Назвіть кратні й дольні одиниці роботи.
6. Чи може робота дорівнювати нулю?

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 37.

1. Поясніть, в якому із наведених нижче явищ сила тяжіння виконує роботу: