Физика · конспекты
★0
Физика › 7 класс › Работа и мощность. Энергия

Тема 42Механическая работа

★★★
Термины темы — найди их в тексте:Механическая работамеханическую работуджоульположительнапротивотрицательнаперпендикулярнаравна нулюДжеймса Джоуля

Теннисист с силой бьёт ракеткой по мячу, и мяч летит через корт. С точки зрения физики, теннисист совершает механическую работу.

Удар по мячу — механическая работа
Удар по мячу — механическая работа Иллюстрация: light-fizika.ru
Везём тачку, тянем груз, катим колесо — везде совершается работаВезём тачку, тянем груз, катим колесо — везде совершается работаВезём тачку, тянем груз, катим колесо — везде совершается работа
Везём тачку, тянем груз, катим колесо — везде совершается работа Иллюстрация: light-fizika.ru

Механическая работа совершается, когда на тело действует сила и тело перемещается под её действием.

Определение

Механическая работа — величина, равная произведению силы на путь, пройденный телом в направлении этой силы. Обозначают AA.

Работа
A=F sA=F\,s

Формула верна, когда сила направлена вдоль перемещения. Единица работы — джоуль (Дж):

1 Дж=1 Н⋅1 м1\ \text{Дж}=1\ \text{Н}\cdot1\ \text{м}
Штангист поднимает штангу — сила и перемещение направлены вверхШтангист поднимает штангу — сила и перемещение направлены вверх
Штангист поднимает штангу — сила и перемещение направлены вверх Иллюстрация: light-fizika.ru

Знак работы

  1. Сила направлена по движению — работа положительна.
  2. Сила направлена против движения (трение при торможении) — работа отрицательна: A=−FтрsA=-F_{\text{тр}}s.
  3. Сила перпендикулярна перемещению — работа равна нулю.
При торможении сила трения совершает отрицательную работу
При торможении сила трения совершает отрицательную работу Иллюстрация: light-fizika.ru
Силы F₁ и F₂ совершают положительную работу, трение — отрицательную, сила тяжести и реакция опоры — нулевую
Силы F₁ и F₂ совершают положительную работу, трение — отрицательную, сила тяжести и реакция опоры — нулевую Иллюстрация: light-fizika.ru
Сила тяжести спутника перпендикулярна его движению по круговой орбите — её работа равна нулю
Сила тяжести спутника перпендикулярна его движению по круговой орбите — её работа равна нулю Иллюстрация: light-fizika.ru

Единицы работы

Единица названа в честь английского учёного Джеймса Джоуля.

Джеймс Прескотт Джоуль
Джеймс Прескотт Джоуль Иллюстрация: light-fizika.ru
ЕдиницаВ джоулях
1 кДж10310^3 Дж
1 МДж10610^6 Дж
1 мДж10−310^{-3} Дж

Работу 1 Дж совершает сила тяжести, когда перо массой 10 г падает с высоты 10 м.

Падающее перо — 1 Дж на 10 м
Падающее перо — 1 Дж на 10 м Иллюстрация: light-fizika.ru
Образ для запоминания

Работа — «толкнул и сдвинул». Не сдвинул (давишь на стену) — работы нет. Несёшь портфель ровно по коридору — рука держит вверх, а идёшь вбок — работы этой силы нет. Устал? Это для мышц, а не для физики!

⚗ Мини-опыт

Передвиньте ящик на 4 м с разной силой. Потом выберите «перпендикулярно пути» и «тело не движется». Когда работа равна нулю?

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1Когда совершается механическая работа?
Нужны и сила, и перемещение вдоль неё.
2Какую работу совершает сила 20 Н на пути 3 м?
A=Fs=20⋅3A=Fs=20\cdot3.
3Какова работа силы тяжести, когда мяч катится по горизонтальному полу?
Сила тяжести перпендикулярна перемещению.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

  1. Что такое механическая работа?

    Ответ

    Величина, равная произведению силы на путь, пройденный в направлении силы.

    Как получилось?

  2. Мальчик тянет санки с силой 50 Н на расстояние 20 м. Найдите работу.

    Ответ

    A=50⋅20=1000A=50\cdot20=1000 Дж =1=1 кДж.

    Как получилось?

  3. В каких единицах измеряют работу?

    Ответ

    В джоулях (Дж).

    Как получилось?

  4. Совершает ли работу человек, который держит тяжёлую сумку стоя на месте?

    Ответ

    Нет: сумка не перемещается.

    Как получилось?

  5. Какую работу совершает сила тяжести при падении камня массой 2 кг с высоты 5 м (g=10g=10 Н/кг)?

    Ответ

    A=mgh=2⋅10⋅5=100A=mgh=2\cdot10\cdot5=100 Дж.

    Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

  1. Кран поднял плиту массой 500 кг на высоту 12 м. Какую работу совершил кран?

    Ответ

    A=mgh=500⋅10⋅12=60 000A=mgh=500\cdot10\cdot12=60\,000 Дж =60=60 кДж.

    Как получилось?

  2. Машина тормозит, проезжая 25 м; сила трения 4 кН. Найдите работу силы трения.

    Ответ

    A=−4000⋅25=−100 000A=-4000\cdot25=-100\,000 Дж =−100=-100 кДж.

    Как получилось?

  3. Ученик поднял портфель массой 3 кг на высоту 1 м, а потом пронёс его 10 м по горизонтали. Какую работу совершила сила руки?

    Ответ

    При подъёме 3⋅10⋅1=303\cdot10\cdot1=30 Дж; при переносе по горизонтали сила перпендикулярна перемещению — работа 0. Итого 30 Дж.

    Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Механическая работа
Произведение силы на путь в направлении силы: A=FsA=Fs.
Работа
A=F sA=F\,s; единица — джоуль: 1 Дж = 1 Н · 1 м.
Знак работы
Сила по движению — плюс, против — минус, перпендикулярно — ноль.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.