Что называют механической работой и какие условия её совершения?

Ещё в древности замечена связь между силой, прикладываемой для проделывания работы, и расстоянием, на которое под её действием перемещается тело. Она зависит от направления и точки прикладываемой силы. Рассмотрим, что называют механической работой, какие величины на неё влияют.

Работа постоянной силы

Представьте пару ситуаций: вы:

• несёте ранец, полный школьных принадлежностей;


• бросаете рюкзак с книгами товарищу.

В обоих случаях вы выполняете работу, прилагаете определённые физические усилия. Что общего между ситуациями? Затрата энергии, прикладывание силы к ранцу для его передвижения – это механическая работа, которую вычисляют по формуле:

A = Fs*cos α, где:

• s – вектор перемещения, пройденное расстояние;


• cos – косинус угла между прилагаемой силой и направлением движения предмета;


• F – приложенная сила.

Величина принимает положительное либо отрицательное значение в зависимости от угла . Положительная для углов до 90°, нулевая, если равен 90°. Измеряется в Джоулях (Дж) – равняется работе, выполненной при приложении силы в 1 Н на протяжении 1 м дистанции в направлении перемещения предмета.

Работа связана с модулями изначальной и конечной скоростей, показывает, насколько приложенная сила изменила скорость тела.

, где: v и v₀ – начальная и конечная скорости перемещения материального объекта соответственно.

Существует понятие работы силы тяжести, выполняемой при перемещении предмета:

A = mgh.

Сила тяготения принимается за ma при небольших расстояниях, а дистанция равняется разнице между начальной и конечной высотой размещения тела.

Формула преобразуется: A = ma * (h₀ - h), где h₀ и h – высота, где предмет находился и где оказался, соответственно.

Примеры, условия совершения механической работы

Запомните: тело совершает механическую работу только тогда, когда оно передвигается под действом приложенной силы. Примеры механической работы в жизни: перемещение вещей руками, транспортом или посредством иных приспособлений: переноска книг, перестановка мебели, если та движется, написание текста, перевозка грузов автомобилем.

Если тело передвигается по инерции, сила равна нулю со всеми вытекающими, как в случае, когда отец пытается передвинуть шкаф, толкнуть автомобиль, которые остаются на месте. Остальные примеры придумайте сами, исходя из личного опыта.

С точки зрения механики интересен момент с Атлантом. Он держит на своих плечах небесный свод, расходуя при этом колоссальную энергию. Небосвод при этом не перемещается – s = 0, а значит, работа не выполняется. Ассоциация проста: Атланта можно заменить массивными колоннами.

​ Аналогичная ситуация возникает, когда вы стоите с полным ранцем школьных принадлежностей на остановке. Вы устаёте, тратите энергию на поддержание тяжести, но работу, по представлениям классической физики, не выполняете. Такая интересная механика.