Робота
Робота (W) – це добуток сили (F) і переміщення (s), яке відбувається в результаті докладання цієї сили
W = F·s (Н·м) або (Дж)
Робота – величина скалярна!
Тобто робота має певну величину, але не має напряму. Робота вимірюється у системі СІ у джоулях (Дж); у системі СГС – в ергах.
Немає переміщення – немає роботи!
Навіть якщо ми тужимося, намагаючись підняти величезний камінь, ми не виконуємо роботу (з погляду фізики), поки камінь не зрушить з місця.
Припустимо, що атлет намагається зрушити з місця вантажівку масою 10 000 кг. Коефіцієнт тертя між дорогою та колесами авто дорівнює 0,1.
Якщо площина дороги горизонтальна, то нормальна сила дорівнює добутку маси авто на прискорення вільного падіння:
Т.ч., щоб зрушити вантажівку з місця, атлет повинен докласти силу в 9800 Н.
Яку роботу має здійснити атлет, щоб протягнути вантажівку на відстань 10 метрів?
Багато це чи мало? При піднятті вантажу вагою 1 кг на висоту 1 м здійснюється робота в 9,8 Дж. У нашому випадку силач робить роботу в 10 000 разів більшу.
З іншого боку, 4,186 Дж = 1 калорія. Тобто атлет витратить приблизно 23,4 ккал. Для цього йому треба з’їсти приблизно 8 кг вівсяних пластівців, або випити 2,5 кг олії.
Ми розглянули випадок, коли прикладена сила паралельна поверхні дороги і перпендикулярна до нормальної сили. А що буде, якщо прикласти силу під кутом?
Робота сили, прикладеної під кутом
У цьому випадку: W = F·s·cosα
Тоді сила тертя:
Щоб вантажівка переміщалася, треба, щоб горизонтальна складова сили компенсувала силу тертя:
Нехай атлет прикладає силу під кутом 10° (Θ = 10°):
Т.ч., можна сказати, що атлету легше тягнути вантажівку, прикладаючи силу під кутом до поверхні дороги.
Цікаво, що робота може бути негативною. Припустимо, ми підняли пудову гирю на висоту 2 м:
Тепер поставимо гирю назад на підлогу:
Загальна робота:
W = 313,6 – 313,6 = 0 Дж
Гиря знову опинилась у тому ж самому місці, де знаходилася раніше. Тобто переміщення гирі дорівнює нулю. Ми вже казали, – якщо немає перміщення, то немає і роботи. Це дійсно так. Нехай до того атлет й таскав гирю тюди-сюди.
Якщо складові вектора сили та переміщення спрямовані у протилежні сторони, то робота буде негативною