Работа и энергия

Механическая работа – скалярная величина, то есть она представляется одним действительным числом. Если тело движется вдоль оси Х под действием силы F, параллельной этой оси, то работа этой силы на перемещении Dx равна

В формулу входит величина силы, взятая со знаком +, если сила направлена вдоль оси, и со знаком -, если против оси. Перемещение также может быть положительным или отрицательным. Поэтому работа положительна, если сила сонаправлена с перемещением, и отрицательна, если противонаправлена. Если мы разделим работу на затраченное для этого время, то получим мощность

Данная формула справедлива и для неравномерного движения, нужно использовать мгновенные значения силы и скорости.

Если тело движется по кривой, причем сила направлена под углом к перемещению, то работа на участке 12 находится по приведенной формуле. Говоря математическим языком, d -это проекция перемещения s на направление действия силы F. Полная работа, очевидно, будет равна сумме работ на отдельных участках пути, которые можно считать прямолинейными.

 

Само по себе понятие работы не содержит ничего нового, и его можно было бы не использовать, если бы оно не было связано с одним из самых важных понятий в физике – энергии. А важно оно потому, что существует принцип сохранения энергии. Принципом называется утверждение, справедливое не только для какого-то круга физических явлений (теории), а для всей физики в целом. Это универсальный, наиболее общий физический закон. В каждом разделе физики (механике, теории тепла, электродинамике..) мы найдем величину, которую назовем энергией (механической, внутренней, электромагнитной..). Все эти энергии, хотя и имеют разную природу, будут выражены в одних и тех же единицах. И главное: сумма всех этих энергий в замкнутой системе, будет неизменной во времени! Мы нашли неизменную величину в меняющемся мире. Это очень важно. Чем больше таких величин мы знаем, тем больше информации о мире у нас есть. Заметим, что каждое из слагаемых в сумме может меняться. Энергия может переходить из одного вида в другой.