Чому робота визначається як добуток |F||s|

З’ясуємо тепер, чому робота сили виражається саме величиною | F || s | -Ми можемо це зробити на одному з прикладів, наведених в уроці “Механічна робота”. Найзручніше розглянути приклад з підйомом вантажу.
Припустимо, що вантаж масою m потрібно підняти на висоту Н. Вантаж, отже, повинен здійснити переміщення s, рівне за абсолютною величиною h. На вантаж діє сила тяжіння mg, спрямована вниз. Щоб підім’яти вантаж, до нього потрібно докласти деяку силу F, спрямовану вгору. Якщо вантаж спочатку покоїться, то ця сила за абсолютною величиною повинна перевершувати значення mg (якщо вона буде в точності дорівнює mg, то вантаж з місця не зрушиться). Але після того як вантаж почне рухатися, силу F можна зменшити і зробити її рівною mg, так що до рухомого вантажу досить прикласти силу F, за абсолютним значенням дорівнює mg. Вантаж в такому випадку буде рухатися рівномірно. Тільки, такий рух ми поки і будемо розглядати. Досконалу силою F роботу підйому вантажу на висоту h можна визначити за формулою (1):

Результатом цієї роботи буде підйом вантажу на висоту h.
Але цей же результат може бути досягнутий і інакше. Силу, яка повинна зробити роботу по підйому вантажу, можна докласти до вантажу, а до кінця важеля (точка А на малюнку 186), направивши її, звичайно, не вгору, а вниз. Згідно золотому правилу механіки:
при рівновазі важеля ставлення переміщень його кінців різни зворотному відношенню доданих до них сил.
Чому робота визначається як добуток | F || s |
Якщо, наприклад, довжина правого плеча важеля (див. Рис. 186) в 3 рази більше довжини лівого, то для рівномірного руху його кінців (при такому русі важіль і буде в рівновазі) до правого кінця потрібно прикласти силу F, втричі меншу, ніж mg. Але зате точка, до якої прикладена ця сила (правий кінець важеля), зробить переміщення, втричі більше, ніж h. Робота сили F на цьому переміщенні виявляється рівною і раніше висловом mgh:

Чому робота визначається як добуток | F || s | За допомогою цього пристрою вантаж можна підняти, приклавши до кінця нитки, перекинутої через блоки (рис. 187), силу, в 6 разів меншу, ніж mg. Але точка, до якої прикладена ця сила, зробить переміщення, в 6 разів більше, ніж h. Твір ж сили, яка додається до цієї точки, па її переміщення буде знову одно mgh. Результат у всіх трьох випадках один і той же: вантаж, рухаючись з деякою постійною швидкістю, піднявся на висоту h. Саме тому роботу і висловлюють величиною mgh, т. Е. Твором сили на переміщення, що ця величина однакова при будь-якому способі прикладання сили незалежно від того, прикладена сила безпосередньо до рухомого тіла або за допомогою іншого тіла (блоку, важеля, похилій площині, ворота , лебідки і т. д.).
Те, що тут говорилося про роботу сили, що піднімає вантаж, належить і до інших випадків. До оброблюваного на токарному верстаті виробу або до плуга, оре землю, сила може бути додана н безпосередньо, і через якісь передавальні пристрої. Але при цьому переміщенні рухомого тіла і при цьому значенні сили твір сили на переміщення (робота) в будь-якому випадку буде один і той же.

...
ПОДІЛИТИСЯ: