Механічна робота - це не те, що ви думаєте

Що таке робота, знають усі. Навіть діти працюють, в дитячому садку - малюками. Однак загальноприйняте, побутове уявлення далеко не те ж саме, що поняття механічна робота у фізиці. Ось, наприклад, людина стоїть і тримає в руках сумку. У звичайному розумінні він виконує роботу, утримуючи вантаж. Однак з точки зору фізики нічого подібного він не робить. У чому тут справа?

Раз з`являються такі питання, саме час згадати визначення. Коли на предмет діє сила, і під її дією тіло переміщається, то виконується механічна робота. Ця величина пропорційна пройденого тілом шляху і прикладеною силі. Існує ще додаткова залежність від напрямку прикладання сили і напряму руху тіла.

Таким чином, ми ввели таке поняття як механічна робота. Фізика визначає її як добуток величини сили і переміщення, помножене на значення косинуса кута, наявного в самому загальному випадку між ними. Як приклад можна розглянути кілька випадків, які дозволять краще дізнатися, що під цим розуміється.

Коли механічна робота не здійснюється? Варто вантажівку, ми його штовхаємо, а він не рухається. Сила прикладена, а переміщення немає. Чинена робота дорівнює нулю. А ось інший приклад - мама везе дитину в колясці, в цьому випадку робота здійснюється, прикладена сила, коляска переміщається. Різниця в двох описаних випадках в наявності переміщення. І відповідно, робота виконується (приклад з коляскою) або не виконується (приклад з вантажівкою).

Інший випадок - хлопчик на велосипеді розігнався і спокійно котиться по доріжці, педалі не крутить. Робота виконується? Ні, хоча переміщення є, але немає прикладеної сили, рух здійснюється по інерції.

Ще один приклад - кінь везе воза, на ній сидить візник. Здійснює він роботу? Переміщення є, прикладена сила є (вага візника впливає на віз), а ось робота не виконується. Кут між напрямком переміщення і напрямом дії сили становить 90 градусів, а косинус кута 90 ° дорівнює нулю.

Наведені приклади дозволяють зрозуміти, що механічна робота - це не просто витвір двох величин. Воно повинно також враховувати, як ці величини спрямовані. Якщо напрям переміщення і напрямок дії сили збігаються, то результат буде позитивним, якщо напрям переміщення відбувається проти напрямку прикладання сили, то результат буде негативним (наприклад, робота, що здійснюються силою тертя при переміщенні вантажу).

Крім того, необхідно врахувати, що діє на тіло сила може бути результуючої кількох сил. Якщо це так, то робота всіх прикладених до тіла сил дорівнює роботі, яку здійснюють результуючої силою. Робота вимірюється в джоулях. Один джоуль дорівнює роботі, яку здійснює сила в один ньютон при пересуванні тіла на один метр.

З розглянутих прикладів можна зробити вкрай цікавий висновок. Коли ми розглядали візника на возі, то визначили, що він не здійснює роботу. Робота здійснюється в горизонтальній площині, тому що саме там проводиться переміщення. Але ситуація трохи зміниться, коли ми будемо розглядати пішохода.

При ходьбі центр ваги людини не залишається нерухомим, він рухається у вертикальній площині і, значить, здійснює роботу. А так як рух спрямоване проти сили тяжіння, то робота буде відбуватися проти напрямку дії сили тяжіння. Нехай переміщення і невелике, але при тривалій ходьбі організму доведеться здійснювати додаткову роботу. Так що правильна хода скорочує цю зайву роботу і зменшує стомлюваність.

Проаналізувавши декількох простих життєвих ситуацій, обраних у якості прикладів, і скориставшись знанням про те, що таке механічна робота, ми розглянули основні ситуації її прояви, а також коли і яка робота виконується. Визначили, що таке поняття як робота в побуті та у фізиці носить різний характер. І встановили за допомогою застосування фізичних законів, що неправильна хода викликає додаткову стомлюваність.