Работа силы

Работа постоянной силы на прямолинейной траектории (механическая работа) – скалярная физическая величина, равная произведению модуля силы на модуль перемещения и на косинус угла между векторами силы и перемещения.

A = Fs cos α; [ A ] = Н·м = Дж.

Так как косинус угла может быть меньше нуля, механическая работа может принимать отрицательные значения.

Если при прямолинейном смещении величина силы изменяется, то для нахождения работы используется её геометрический смысл: механическая работа численно равна площади под графиком зависимости проекции силы на направление перемещения от координаты вдоль этого направления.

Работа произвольной силы на криволинейной траектории находится как сумма элементарных работ на малых смещениях.

Если рассматриваемая система не является замкнутой, или в ней работают непотенциальные силы, то полная механическая энергия такой системы изменяется. Изменение энергии связано с работой сил следующим законом: работа внешней или непотенциальной силы равна изменению механической энергии системы.

A = Δ E = E ₂ – E ₁.

Теорема о кинетической энергии является частным случаем этого закона.

Знак работы силы определяет, как изменяется энергия системы. При положительной работе энергия системы увеличивается, при отрицательной – уменьшается. В случае перехода части механической энергии во внутреннюю закон сохранения энергии позволяет найти, какое количество теплоты Q (Q > 0) при этом выделяется:

E ₁ = E ₂ + Q.