Основним завданням механіки є визначення механічного стану тіла (координат і швидкості руху) в будь-який момент часу. Механічний стан тіла не змінюється сам по собі – необхідна взаємодія, тобто наявність сили. Коли тіло переміщується (змінює свій механічний стан) під дією сили, то кажуть, що ця сила виконує механічну роботу.
Механічна робота (робота сили) A — це фізична величина, яка характеризує зміну механічного стану тіла й дорівнює добутку модуля сили, модуля переміщення і косинуса кута між вектором сили та вектором переміщення.
Одиниця роботи в СІ – джоуль. 1 Дж дорівнює механічній роботі, яку виконує сила 1 Н, переміщуючи тіло на 1 м у напрямку дії цієї сили.
Робота сили, що діє на тіло, є величиною скалярною, але вона може бути додатною, від’ємною або дорівнювати нулю – залежно від того, куди напрямлена сила відносно напрямку руху тіла.
Швидкість виконання роботи характеризується такою величиною, як потужність.
Потужність – скалярна фізична величина, яка характеризує швидкість перетворення енергії з одного виду в інший (іншими словами швидкість виконання роботи). Дорівнює роботі, виконаній за одиницю часу.
Одиницею потужності є ват.
ККД визначається відношенням корисної роботи до затраченої (або відношенням відповідних потужностей).
У СІ визначається в частках одиниці, а поза СІ – у відсотках. Коефіцієнт корисної дії завжди менший від одиниці.
Питання для самоперевірки
1. Яку роботу називають механічною? Яка формула виражає її зміст? У яких випадках про силу можна сказати, що вона виконує роботу?
2. Коли сила виконує додатну роботу, а коли – від’ємну? За якої умови сила, прикладена до рухомого тіла, не виконує роботу?
3. Що називається потужністю? Як її обчислити?
4. Що показує коефіцієнт корисної дії?
Задачі
1. Яку роботу потрібно виконати, щоб рівномірно підняти вантаж масою 10 кг на висоту 5 м?
2. Яку роботу треба виконати, щоб ящик масою 40 кг рівномірно перемістити на 2 м по горизонтальній підлозі? Сила прикладається в напрямі переміщення. Коефіцієнт тертя ящика об підлогу становить 0,6. g = 10 Н/кг
3. Легковий автомобіль із масою 1,2 т, який рухався прямолінійно зі швидкістю 36 км/год, через 20 с зупиняється під дією сил опору. Чому дорівнює середня потужність сил опору?
4. Автомобіль із масою 3 т рухається рівномірно зі швидкістю 36 км/год. Визначте потужність, яку розвиває двигун автомобіля, якщо коефіцієнт тертя 0,06. Уважайте, що g = 10 м/с2.