Механічна робота

Величина, яку ми називаємо роботою, з’явилася в механіці лише в XIX ст. (Майже через 150 років після відкриття законів руху Ньютона), коли людство все ширше стало використовувати машини і механізми. Адже про діючу машині так і кажуть, що вона «працює». Робота відбувається, коли трактор тягне плуг, орють грунт, коли двигун верстата обертає оброблювану деталь, коли підйомний кран піднімає вгору важкий вантаж, і т. Д.
Це не означає, що робота відбувається тільки за допомогою машин. Адже і до появи тракторів, верстатів, підйомних кранів орали землю, обробляли вироби, піднімали вантажі. І при цьому, зрозуміло, відбувалася робота.
Загальним для всіх наведених нами прикладів є те, що тіла рухаються і до цих рухомих тіл прикладена сила або кілька сил. У токарному верстаті сила прикладена до рухомого (обертається) оброблюваного виробу; при переорюванням грунту плугом сила діє на рухомий плуг; в підйомному крані сила прикладена до рухомого вантажу і т. д. Тому кажуть, що роботу виконує сила.
З величиною роботи ви вже зустрічалися в курсі фізики VI класу. Там говорилося, що якщо на тіло діє постійна сила F і це тіло здійснює в напрямку дії сили переміщення s, то при цьому виконується робота, яка дорівнює добутку абсолютних значень сили і переміщення

Якщо до тіла прикладено декілька сил, то вираз (1) відноситься до кожної з них. A робота, здійснена усіма силами, прикладеними до цього тіла, буде дорівнює сумі робіт, здійснених кожною з них. У тих прикладах, які ми тут привели, на рухоме тіло саме і діє кілька сил. До що піднімається вантажу, наприклад, прикладена не тільки та сила, яка його піднімає, а й сила тяжіння, сила опору повітря, архимедова сила.
Сенс поняття роботи в механіці не завжди збігається з поданням про роботу в повсякденному житті. Зазвичай вважають, що робота – це щось таке, від чого втомлюються. Всякий скаже, що тримати тривалий час па руках великий вантаж – дуже важка, виснажлива робота. Роботою вважається виконання навчальних завдань, читання важких для розуміння книг (хоча читання цікавої книги ніхто роботою не назве) і т. Д.

У фізичному сенсі всі подібні дії не є роботою. З точки зору механіки робота відбувається тільки тоді, коли сила діє на тіло, що рухається. Якщо, наприклад, людина тримає в руках нерухомий вантаж або штовхає важку шафу, який йому не вдається зрушити з місця, то сила, з якою людина діє на вантаж або на шафу, роботу не робить. Це видно і з виразу (1). Адже якщо тіло не рухається, то переміщення s дорівнює нулю, а значить, і робота дорівнює нулю.

Треба також мати на увазі, що коли говорять, що робота сили дорівнює | F || s |, то це означає, що сила F діє на тіло протягом усього переміщення s, в кожній точці, через яку проходить тіло. Тому, якщо, наприклад, камінь кинутий рукою вгору з силою F і після кидка піднявся на висоту h, це не означає, що м’язова сила руки, яка діяла на камінь під час кидка, зробила роботу, рівну | F | h. Адже сила діяла на камінь не на всьому шляху, а тільки на те його ділянці, на якому камінь знаходився в руці.
Нам залишається ще з’ясувати, в яких одиницях виражається робота.

З формули Механічна робота видно, що робота дорівнює одиниці, якщо тіло під дією сили, що дорівнює одиниці сили, робить у напрямку сили переміщення, рівне одиниці довжини.
За одиницю роботи приймається робота, що здійснюються силою, що дорівнює одиниці, при переміщенні точки прикладання сили на одиницю довжини в напрямку сили.
В системі одиниць СІ сила вимірюється в ньютонах, а переміщення в метрах. Тому за одиницю роботи приймається робота сили в 1 г при переміщенні точки її застосування на 1 м. Ця одиниця роботи називається Джоулем (дж):
1 дж = 1 н • 1 м = 1 н • м.
В системі одиниць СГС одиниця роботи називається ергом. 1 ерг це робота сили в 1 дин при переміщенні точки її застосування на 1 см:
1 ерг = 1 дин • 1 см = 1 дин • см.
Неважко отримати співвідношення між двома наведеними одиницями роботи.
Так як 1 н = 105 дин, а 1 м = 102 см, то
1 дж = н • м = 105 дин • 102 см = 107 ерг.
Отже, джоуль в десять мільйонів разів більше ерга.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Військові туби