Про механічну роботу говорять тоді, коли тіло змінює своє положення в просторі під дією сили.
Механічна робота — це фізична величина, яка характеризує зміну положення тіла під дією сили і дорівнює добутку сили на шлях, подоланий тілом у напрямку цієї сили:
де A — механічна робота; F — значення сили, що діє на тіло; l — шлях, який подолало тіло, рухаючись у напрямку цієї сили.
Одиниця роботи в СІ — джоуль (Дж); названа так на честь англійського вченого Джеймса Джоуля:
1 Дж дорівнює механічній роботі, яку виконує сила 1 Н, переміщуючи тіло на 1 м у напрямку дії цієї сили: 1 Дж =1 Н⋅м.
Зверніть увагу! Оскільки сила діє на тіло з боку іншого тіла (буксир тягне баржу), не буде помилки, якщо говорити не про роботу сили (роботу сили натягу троса), а про роботу тіла (роботу буксира).
Сила має напрямок — це векторна величина. А от робота сили не має напрямку, тобто робота є величиною скалярною. Але робота може бути додатною, від’ємною або дорівнювати нулю — залежно від того, куди напрямлена сила відносно напрямку руху тіла:
Добуток F1⋅l1 є добутком довжини та ширини прямокутника, тобто відповідає площі S цього прямокутника. У цьому полягає геометричний зміст механічної роботи:
Якщо напрямок сили, яка діє на тіло, збігається з напрямком руху тіла, то робота цієї сили чисельно дорівнює площі фігури під графіком залежності сили від шляху, який долає тіло.
* Розв'язування задач на цій сторінці передбачає використання мультимедійної дошки. В підручнику розв'язування задач на сторінці 29.
Задача. За допомогою пружини жорсткістю 25 Н/м брусок пересувають по столу з незмінною швидкістю 5 см/с. Яку роботу виконає сила пружності за 20 с, якщо видовження пружини — 4 см?
Аналіз фізичної проблеми. Робота сили пружності є додатною, оскільки брусок рухається в напрямку дії сили. Для обчислення роботи слід знайти значення сили пружності (Fпруж) і шлях l, який подолав брусок. Жорсткість пружини та її видовження відомі, тому для знаходження значення сили пружності скористаємося законом Гука. Брусок рухається рівномірно, отже, його шлях дорівнює добутку швидкості та часу руху. Задачу розв’язуватимемо в одиницях СІ.
