Робота сили пружності

У повсякденному житті часто доводиться зустрічатися з таким поняттям як робота. Що це слово означає в фізиці і як визначити роботу сили пружності? Відповіді на ці питання ви дізнаєтеся у статті.

Механічна робота

Робота – це скалярна алгебраїчна величина, яка характеризує зв’язок між силою і переміщенням. При збігу напрямки цих двох змінних вона обчислюється за такою формулою:

A = FS

де:

  • F – модуль вектора сили, яка здійснює роботу;
  • S – модуль вектора переміщення.

Не завжди сила, яка діє на тіло, робить роботу. Наприклад, робота сили тяжіння дорівнює нулю, якщо її напрямок перпендикулярно переміщенню тіла.

Якщо вектор сили утворює відмінний від нуля кут з вектором переміщення, то для визначення роботи слід скористатися іншою формулою:

A = FScosα

де:

  • α – кут між векторами сили і переміщення.

Значить, механічна робота – це твір проекції сили на напрямок переміщення і модуля переміщення, або твір проекції переміщення на напрямок сили і модуля цієї сили.

Знак механічної роботи

Залежно від напрямку сили щодо переміщення тіла робота A може бути:

  • позитивної (0 ° ≤ α <90 °);
  • негативною (90 ° <α≤180 °); рівною нулю (α = 90 °). Якщо A> 0, то швидкість тіла збільшується. Приклад – падіння яблука з дерева на землю. При A <0 сила перешкоджає прискоренню тіла. Наприклад, дія сили тертя ковзання.

Одиниця виміру роботи в СІ (Міжнародній системі одиниць) – Джоуль (1Н * 1м = Дж). Джоуль – це робота сили, значення якої дорівнює 1 Ньютону, при переміщенні тіла на 1 метр в напрямку дії сили.

Робота сили пружності

Роботу сили можна визначити і графічним способом. Для цього обчислюється площа криволінійної фігури під графіком Fs (x).

Так, за графіком залежності сили пружності від видовження пружини, можна вивести формулу роботи сили пружності.

Вона дорівнює:

A = kx2 / 2

де:

  • k – жорсткість;
  • x – абсолютне подовження.

Що ми дізналися?

Механічна робота виконується при дії на тіло сили, яка призводить до переміщення тіла. Залежно від кута, який виникає між силою і переміщенням, робота може бути дорівнює нулю або мати негативний або позитивний знак. На прикладі сили пружності ви дізналися про графічному способі визначення роботи.

Посилання на основну публікацію