ФИЗИКА - ЭТО ПРОСТО!

Что изучает физика?

1. Измерения. Системы измерений
2. Перемещение
3. Скорость
4. Ускорение
5. Нестандартные связи
6. Векторы
7. S, V, a - векторные величины
8. Первый закон Ньютона
9. Второй закон Ньютона
10. Третий закон Ньютона
11. Гравитация
12. Трение
13. Свободное падение
14. Вращательное движение
15. Закон всемирного тяготения
16. Работа
17. Энергия

Работа

Работа - это произведение прилагаемой силы и перемещения, которое происходит в результате приложения силы:

W = F·s (Н·м) или (Дж)

Работа - величина скалярная! Т.е., работа имеет определенную величину, но не имеет направления. Работа измеряется в системе СИ измеряется в джоулях (Дж); в системе СГС - в эргах.

Нет перемещения - нет работы!

Даже если мы тужимся, стараясь поднять огромный камень, мы не совершаем работу (с точки зрения физики) пока камень не сдвинется с места.

Предположим, что силач пытается сдвинуть с места грузовик массой 10 000 кг. Коэффициент трения между дорогой и колесами авто равен 0,1.

F_тр = μF_н

Т.к. плоскость дороги горизонтальна, то нормальная сила равна произведению массы авто на ускорение свободного падения:

F_н = mg

F_тр = μmg = 0,1·10⁴·9,8 = 9800 Н

Т.о., чтобы сдвинуть грузовик с места, силач должен приложить силу в 9800 Н.

Какую работу должен совершить силач, чтобы протащить грузовик на расстояние 10 метров?

W = F·s = 9800·10 = 98 000 Дж

Много это или мало? При поднятии груза весом 1 кг на высоту 1 м совершается работа в 9,8 Дж. В нашем случае силач совершает работу в 10 000 раз большую.

С другой стороны 4,186 Дж = 1 калория. Т.е., силач затратит примерно 23,4 ккал. Для этого ему надо съесть примерно 8 кг овсяных хлопьев, или выпить 2,5 кг подсолнечного масла.

Мы рассмотрели случай, когда приложенная сила параллельна поверхности дороги и перпендикулярна нормальной силе. А что будет, если силу приложить под углом?



В этом случае: W = F·s·cosα

Тогда сила трения:

F_тр = μ(F_н - FsinΘ) = μmg - μFsinΘ

Чтобы грузовик перемещался, надо чтобы горизонтальная составляющая силы компенсировала силу трения:

FcosΘ = F_тр; FcosΘ = μmg - μFsinΘ

FcosΘ + μFsinΘ = μmg

F(cosΘ + μsinΘ) = μmg

F = μmg/(cosΘ + μsinΘ)

Пусть силач прикладывает силу под углом 10° (Θ = 10°):

F = (0,1·10⁴·9,8)/(0,1·sin10° + cos10°) = 9731 Н

Т.о., можно сказать, что силачу легче тянуть грузовик, прикладывая силу под углом к поверхности дороги.

Интересно, что работа может быть отрицательной. Предположим, мы подняли пудовую гирю на высоту 2 м:

W = FscosΘ = mgscosΘ = 16·9,8·2·cos90° = 313,6 Дж

Теперь поставим гирю назад на пол:

W = FscosΘ = mgscosΘ = 16·9,8·2·cos(-90°) = -313,6 Дж

Общая работа:

W = 313,6 - 313,6 = 0 Дж

Если составляющие вектора силы и перемещения направлены в противоположные стороны, то работа будет отрицательной