לפני שנתחיל לצלול לתוך מושג העבודה, בצעו את השאלון הבא: האם אנו יודעים לחשב מהירות של גוף כאשר פועל עליו כוח שאינו קבוע

בפיזיקה, המושג "עבודה" הינו מושג השונה ממה שאנחנו רגילים לחשוב עליו. למעשה מדובר במושג מתמטי (סקלרי) הנותן מדד כמותי להשפעה הפעלת כוח לאורך דרך.

בפעילות הבאה תגלו רעיון חדש כיצד לחשב את מהירות של גוף גם כאשר פועל עליו כוח לא קבוע:

תרגילית: מבוא למושג עבודה של כוח

חוק שני של ניוטון לימד אותנו שכוח שקול השונה מאפס גורם לשינוי בווקטור המהירות. למדנו כי כאשר הכוח השקול אינו פועל בהכרח בכיוון התנועה, ניתן לפרקו לשני רכיבים: הרכיב הניצב לווקטור המהירות, האחראי לשינוי כיוון התנועה, והרכיב המקביל (המשיק) לווקטור המהירות, האחראי לשינוי גודל המהירות בלבד (האצה או האטה).

בשלב זה, נרצה להתמקד רק ברכיב הכוח האחראי לשינוי גודל המהירות. כלומר, נתעניין בשינוי המהירות הסקלרית של הגוף (האם הוא נע מהר או לאט יותר) ולא בשינוי כיוון התנועה.

בפעילות הקודמת ראינו כי לגרף המתאר את רכיב הכוח המקביל למסלול כפונקציה של המיקום (העתק) יש ערך רב: השטח הכלוא בין הגרף לבין ציר המרחק מייצג גודל פיזיקלי יסודי. גודל זה נקרא עבודה, והוא מאפשר לנו לקשר ישירות בין הכוחות הפועלים על הגוף לבין השינוי במהירותו לאורך הדרך.

בואו נמשיך לתרגל רעיון זה גם בפעילות הבאה: תרגילית: התמודדות עם כוח לא קבוע

נסכם: המושג עבודה בפיזיקה הינו מדד לכמות ההשפעה של כוח על עצם לאורך מסלול מסוים. עבודה היא גודל סקלרי: כלומר, יש לה רק גודל ולא כיוון

עבודה חיובית: מתבצעת כאשר הכוח פועל בכיוון התנועה. עבודה חיובית גורמת להגדלת גודל המהירות

עבודה שלילית: מתבצעת כאשר הכוח פועל בכיוון ההפוך לתנועה. עבודה שלילית גורמת להקטנת גודל המהירות

עבודה אפס: מתבצעת כאשר הכוח מאונך לכיוון התנועה או אם אין תנועה כלל. כאשר העבודה היא אפס אין שינוי בגודל המהירות

נסמן את העבודה באות W

יחידות המידה של העבודה הן: ניוטון כפול מטר     

בשיטה המטרית נהוג למדוד את העבודה ביחידת מידה הנקראת ג'אול . ניתן לכתוב בקיצור -J

הגדרת הג'אול :

1(Joule)=1(N)▪️1(m)

לדוגמה. כוח אופקי קבוע שגודלו 1 ניוטון פועל על גוף למרחק אופקי של 1 מטר. עבודתו תהיה שווה לאחד ג'אול (W=1J )

כאשר גוף נע תחת השפעת כוחות שונים, העבודה הכוללת על הגוף נקבעת על ידי הכוח השקול – הכוח שמייצג את התוצאה הכוללת של כל הכוחות שפועלים עליו. איך מחשבים עבודה של כוח שקול? יש שתי דרכים מרכזיות לחשב את העבודה הכוללת

באמצעות הכוח השקול
ראשית, מחשבים את הכוח השקול (על ידי חיבור וקטורי של כל הכוחות שפועלים על הגוף). לאחר מכן, משתמשים בכוח השקול ובדרך התנועה של הגוף כדי לחשב את העבודה באמצעות הגדרת העבודה שנלמדה בדף זה

באמצעות סכימת העבודות של כל הכוחות
במקום לחשב ישירות את העבודה של הכוח השקול, ניתן לחשב את העבודה שכל אחד מהכוחות המרכיבים (הנפרדים) מבצע, ואז לסכום את כל העבודות הללו
Wשקול​=W1​+W2​+W3​+… 

בכך מקבלים את אותה תוצאה כמו בשיטה הראשונה

נקודה חשובה על הכוח השקול

חשוב להבין שהכוח השקול הוא כוח ממוצע משוכלל שמתאר את ההשפעה הכוללת של כל הכוחות על הגוף. הוא אינו בהכרח הכוח שפועל על הגוף בכל נקודה ונקודה שבמסלול. למשל, אם הכוחות משתנים בגודלו או בכיוון, הכוח השקול משקף את האפקט הסופי שלהם לאורך כל המסלול, אך לא את התנהגותם המדויקת בנקודות ספציפיות

דוגמה פשוטה

דמיינו עגלה שמישהו מושך בכוח אחד​, ומישהו אחר דוחף אותה בכוח אחר ובזווית שונה. הכוח השקול משלב את שני הכוחות, והעבודה של הכוח השקול מתארת את ההשפעה הכוללת שלהם על תנועת העגלה. ניתן לחשב זאת על ידי מציאת הכוח השקול ואז חישוב העבודה של הכוח השקול, או על ידי חישוב עבודת כל אחד מהכוחות בנפרד וחיבור התוצאות