Mechaninis darbas
Fizikoje jėga atlieka darbą, kai ji veikia kūną ir jėgos veikimo taškas pasislenka jėgos veikimo kryptimi.
Darbas, kurį atlieka kūną veikianti jėga, yra jėgos, veikiančios išilgai poslinkio krypties, ir veikimo taško poslinkio sandauga.
Darbą atlieka jėga, o ne ją sukūręs veiksnys. Judėjimas yra darbo sąlyga.
Kaip ir energija, ji yra skaliarinis dydis, kurio SI vienetai yra džauliai. Šilumos laidumas nelaikomas darbu, nes nėra makroskopiškai išmatuojamos jėgos, o tik mikroskopinės jėgos, atsirandančios per atomų susidūrimus. Darbo terminą 1830 m. sukūrė prancūzų matematikas Gaspardas Gustavas Koriolis.
Pagal darbo ir energijos teoremą, jei standų objektą veikia išorinė jėga, dėl kurios jo kinetinėenergija pasikeičia iš Ek1 į Ek2, tai mechaninis darbas (W) yra lygus:
W = Δ E k = E k 2 - E k 1 = m v 2 2 2 2 - m v 1 2 2 2 {\displaystyle W=\Delta E_{k}=E_{k_{2}}-E_{k_{1}}={\frac {mv_{2}^{2}}{2}}-{\frac {mv_{1}^{2}}}{2}}}}
čia m - objekto masė, o v - objekto greitis.
Jei objektą veikia pastovi jėga F, o objektas pasislenka atstumu d, o jėga ir poslinkis yra lygiagretūs vienas kitam, objekto atliktas darbas yra F ir d sandauga:
W = F ⋅ d {\displaystyle W=F\cdot d}
Jei jėga ir poslinkis yra tos pačios krypties, darbas yra teigiamas. Jei jėga ir poslinkis yra priešingų krypčių, darbas yra neigiamas. Pavyzdžiui, darbas, kurį atlieka keliamos knygos svoris, yra neigiamas. Taip yra todėl, kad žemyn nukreiptas svoris yra priešingos krypties nei aukštyn nukreiptas poslinkis.
Beisbolo kamuolio padavėjas dirba su kamuoliuku perduodamas jam energiją.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra darbas fizikoje?
A: Darbas - tai jėga, kurią patiria objektas, kai tam tikrą laiką jį veikia jėga.
K: Kaip darbas vaizduojamas matematiškai?
A: Darbas vaizduojamas formule W=Fs cos è, kur W - darbas, F - jėgos dydis, s - poslinkis, o cos è - kampas tarp jėgos krypties ir tikrosios poslinkio krypties.
K: Kas atsitinka, jei tarp jėgos ir poslinkio krypties yra kampas?
A: Jei tarp jėgos ir poslinkio krypties yra kampas, bus atliktas mažesnis darbas, nes stūmimas lygiagrečia kryptimi bus mažiau efektyvus nei stūmimas lygiagrečia kryptimi. Kuo statmeniau (90°) jėgos krypčiai, tuo didesnis darbas artėja prie nulio. Jei jis didesnis nei 90°, bendras judesys bus priešingos krypties, nei buvo numatyta jėga, todėl darbas bus neigiamas.
Klausimas: Ar šilumos laidumas laikomas darbo forma?
Atsakymas: Ne, šilumos laidumas nelaikomas darbu, nes nėra jokių makroskopiškai išmatuojamų jėgų, o tik mikroskopinės jėgos, atsirandančios dėl atomų susidūrimų.
K: Kas sukūrė terminą "darbas"?
A: Terminą "darbas" sukūrė prancūzų matematikas Gaspardas-Gustavas Koriolis 1830-aisiais.
K: Ką teigia darbo ir energijos teorema?
A: Pagal darbo ir energijos teoremą, jei standų objektą veikia išorinė jėga, dėl kurios jo kinetinė energija pasikeičia iš Ek1 į Ek2, tai mechaninį darbą (W) galima apskaičiuoti naudojant mv2/2 - mv1/2 , kur m reiškia masę, o v - greitį.