כיצד נמדדת עבודה מכנית? חוק שימור האנרגיה המכנית. מה למדנו

כאשר גופים מתקשרים דוֹפֶקגוף אחד יכול לעבור חלקית או מלאה לגוף אחר. אם כוחות חיצוניים מגופים אחרים אינם פועלים על מערכת של גופים, מערכת כזו נקראת סָגוּר.

חוק הטבע היסודי הזה נקרא חוק שימור המומנטום.זו תוצאה של השני והשלישי חוקי ניוטון.

שקול כל שני גופים בעלי אינטראקציה שהם חלק ממערכת סגורה. כוחות האינטראקציה בין הגופים הללו יסומנו על ידי ולפי החוק השלישי של ניוטון אם גופים אלה מקיימים אינטראקציה בזמן t, אזי הדחפים של כוחות האינטראקציה זהים בערכם המוחלט ומכוונים לכיוונים מנוגדים: הבה ניישם את החוק השני של ניוטון על הגופים הללו. :

היכן והן המומנטה של ​​הגופים ברגע הזמן הראשוני, והן המומנטה של ​​הגופים בסוף האינטראקציה. מהיחסים האלה עולה:

שוויון זה אומר שכתוצאה מאינטראקציה של שני גופים, המומנטום הכולל שלהם לא השתנה. בהתחשב כעת בכל מיני אינטראקציות זוגיות של גופים הכלולים במערכת סגורה, אנו יכולים להסיק שהכוחות הפנימיים של מערכת סגורה אינם יכולים לשנות את התנע הכולל שלה, כלומר, הסכום הווקטורי של התנע של כל הגופים הכלולים במערכת זו.

עבודה מכנית וכוח

מאפייני האנרגיה של התנועה מוצגים על בסיס הרעיון עבודה מכניתאוֹ עבודת כוח.

עבודה א' שנעשתה על ידי כוח קבוענקראת כמות פיזיקלית השווה למכפלת המודולים של כוח ותזוזה, כפול הקוסינוס של הזווית α בין וקטורי הכוח ועקירה(איור 1.1.9):

עבודה היא כמות סקלרית. זה יכול להיות גם חיובי (0° ≤ α< 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в ג'אול (J).

ג'אול שווה לעבודה שנעשה על ידי כוח של 1 N בתזוזה של 1 מ' בכיוון הכוח.

אם הקרנת הכוח על כיוון התנועה לא נשארת קבועה, יש לחשב את העבודה עבור תזוזות קטנות ולסכם את התוצאות:

דוגמה לכוח שהמודלוס שלו תלוי בקואורדינטה היא הכוח האלסטי של קפיץ המציית חוק הוק. על מנת למתוח את הקפיץ יש להפעיל עליו כוח חיצוני שמודולוסו פרופורציונלי להתארכות הקפיץ (איור 1.1.11).

התלות של מודול הכוח החיצוני בקואורדינטת x מוצגת בגרף באמצעות קו ישר (איור 1.1.12).

לפי שטח המשולש באיור. 1.18.4, אתה יכול לקבוע את העבודה שנעשתה על ידי כוח חיצוני המופעל על הקצה החופשי הימני של הקפיץ:

אותה נוסחה מבטאת את העבודה שעושה כוח חיצוני כאשר הקפיץ נדחס. בשני המקרים, עבודת הכוח האלסטי שווה בערכה המוחלט לעבודת הכוח החיצוני והפוכה בסימן.

אם מספר כוחות מופעלים על הגוף, אז העבודה הכוללת של כל הכוחות שווה לסכום האלגברי של העבודה שבוצעה על ידי כוחות בודדים, ושווה לעבודה כתוצאה מכוחות המופעלים.

העבודה שעושה כוח ליחידת זמן נקראת כּוֹחַ. כוח N הוא כמות פיזיקלית השווה ליחס בין עבודה A למרווח הזמן t שבמהלכו מתבצעת עבודה זו.

שימו לב שלעבודה ולאנרגיה יש אותה יחידת מידה. זה אומר שאפשר להמיר עבודה לאנרגיה. למשל, כדי להרים גוף לגובה מסוים, אז תהיה לו אנרגיה פוטנציאלית, יש צורך בכוח שיעשה את העבודה הזו. עבודתו של כוח ההרמה תומר לאנרגיה פוטנציאלית.

הכלל לקביעת עבודה לפי גרף התלות F(r):העבודה שווה מספרית לשטח הדמות מתחת לגרף של כוח לעומת תזוזה.

זווית בין וקטור כוח לתזוזה

1) לקבוע נכון את כיוון הכוח שעושה את העבודה; 2) אנו מתארים את וקטור התזוזה; 3) נעביר את הווקטור לנקודה אחת, נקבל את הזווית הרצויה.

באיור הגוף מושפע מכוח הכבידה (מ"ג), תגובת תמיכה (N), מכוח החיכוך (Ftr) ומכוח מתח החבל F, בהשפעת הגוף זז r.

עבודת הכבידה

תמיכה בעבודת תגובה

עבודתו של כוח החיכוך

עבודת מתח בחבל

העבודה של הכוח שנוצר

ניתן למצוא את העבודה של הכוח המתקבל בשתי דרכים: דרך 1 - כסכום העבודה (בהתחשב בסימני "+" או "-") של כל הכוחות הפועלים על הגוף, בדוגמה שלנו
שיטה 2 - קודם כל, מצא את הכוח המתקבל, ואז ישירות את עבודתו, ראה איור

עבודת הכוח האלסטי

כדי למצוא את העבודה שנעשתה על ידי הכוח האלסטי, יש צורך לקחת בחשבון שכוח זה משתנה, שכן הוא תלוי בהתארכות הקפיץ. מחוק הוק עולה שעם עלייה בהתארכות המוחלטת, הכוח גדל.

כדי לחשב את עבודת הכוח האלסטי במהלך המעבר של קפיץ (גוף) ממצב לא מעוות למצב מעוות, השתמש בנוסחה

כּוֹחַ

ערך סקלרי המאפיין את מהירות ביצוע העבודה (ניתן לצייר אנלוגיה לתאוצה, המאפיינת את מהירות השינוי במהירות). נקבע לפי הנוסחה

יְעִילוּת

יעילות היא היחס בין העבודה המועילה שמבצעת המכונה לכל העבודה שהושקעה (האנרגיה שסופקה) באותו זמן

מקדם היעילות מבוטא באחוזים. ככל שמספר זה קרוב יותר ל-100%, כך ביצועי המכונה טובים יותר. לא יכולה להיות יעילות גדולה מ-100, מכיוון שאי אפשר לעשות יותר עבודה בפחות אנרגיה.

היעילות של מישור משופע היא היחס בין העבודה שנעשתה על ידי כוח המשיכה לעבודה המושקעת בתנועה לאורך מישור משופע.

העיקר לזכור

1) נוסחאות ויחידות מדידה;
2) העבודה נעשית בכוח;
3) להיות מסוגל לקבוע את הזווית בין וקטורי הכוח והתזוזה

אם העבודה של כוח בעת הזזת גוף לאורך נתיב סגור היא אפס, אז כוחות כאלה נקראים שמרניאוֹ פוטנציאל. עבודתו של כוח החיכוך בעת הזזת גוף לאורך נתיב סגור לעולם אינה שווה לאפס. כוח החיכוך, בניגוד לכוח הכובד או כוח האלסטיות, הוא לא שמרניאוֹ לא פוטנציאלי.

ישנם תנאים שבהם לא ניתן להשתמש בנוסחה
אם הכוח משתנה, אם מסלול התנועה הוא קו עקום. במקרה זה, הנתיב מחולק למקטעים קטנים שעבורם מתקיימים תנאים אלו, ומחושבת עבודה יסודית על כל אחד מהקטעים הללו. סך העבודה במקרה זה שווה לסכום האלגברי של יצירות יסודיות:

הערך של עבודתו של כוח כלשהו תלוי בבחירת מערכת הייחוס.

את העבודה המכנית (עבודת כוח) אתם כבר מכירים מהקורס הבסיסי בפיזיקה בבית הספר. זכור את ההגדרה של עבודה מכנית שניתנה שם למקרים הבאים.

אם הכוח מכוון לאותו כיוון של תזוזה של הגוף, אז העבודה שנעשה על ידי הכוח

במקרה זה, העבודה שעשה הכוח היא חיובית.

אם הכוח מכוון מנוגד לתנועת הגוף, אז העבודה שעשה הכוח היא

במקרה זה, העבודה שעשה הכוח היא שלילית.

אם הכוח f_vec מכוון בניצב לתזוזה s_vec של הגוף, אז העבודה של הכוח היא אפס:

עבודה היא כמות סקלרית. יחידת העבודה נקראת ג'אול (מסומן: J) לכבודו של המדען האנגלי ג'יימס ג'ול, שמילא תפקיד חשוב בגילוי חוק שימור האנרגיה. מנוסחה (1) זה נובע:

1 J = 1 N * מ.

1. מוט במשקל 0.5 ק"ג הוזז לאורך השולחן ב-2 מ' תוך הפעלת כוח אלסטי השווה ל-4 N עליו (איור 28.1). מקדם החיכוך בין המוט לשולחן הוא 0.2. מה העבודה שנעשתה על הבר:
א) כוח הכבידה m?
ב) כוחות תגובה תקינים ?
ג) כוח אלסטי?
ד) כוחות חיכוך החלקה tr?

ניתן למצוא את העבודה הכוללת של מספר כוחות הפועלים על גוף בשתי דרכים:
1. מצא את עבודתו של כל כוח והוסף את העבודות הללו תוך התחשבות בסימנים.
2. מצא את התוצאה של כל הכוחות המופעלים על הגוף וחשב את העבודה של התוצאה.

שתי השיטות מובילות לאותה תוצאה. כדי לוודא זאת, חזור למשימה הקודמת וענה על השאלות של משימה 2.

2. מה שווה ל:
א) סכום העבודה של כל הכוחות הפועלים על הבלוק?
ב) התוצאה של כל הכוחות הפועלים על המוט?
ג) העבודה של התוצאה? במקרה הכללי (כאשר הכוח f_vec מכוון בזווית שרירותית לתזוזה s_vec), ההגדרה של עבודת הכוח היא כדלקמן.

העבודה A של כוח קבוע שווה למכפלת מודול הכוח F כפול מודול התזוזה s והקוסינוס של הזווית α בין כיוון הכוח לכיוון התזוזה:

A = Fs cos α (4)

3. הראה שההגדרה הכללית של עבודה מובילה למסקנות המוצגות בתרשים הבא. נסח אותם בעל פה ורשום אותם במחברת שלך.

4. מופעל כוח על המוט על השולחן, שהמודול שלו הוא 10 N. מהי הזווית בין כוח זה לתנועת המוט, אם בעת הזזת המוט לאורך השולחן ב-60 ס"מ כוח זה עשה את העבודה: א) 3 י; ב) –3 י; ג) -3 י; ד) -6 J? צור שרטוטי הסבר.

2. עבודת הכבידה

תנו לגוף בעל מסה m לנוע אנכית מהגובה ההתחלתי h n לגובה הסופי h k.

אם הגוף נע למטה (h n > h k, איור 28.2, a), כיוון התנועה חופף לכיוון הכבידה, ולכן עבודת הכבידה חיובית. אם הגוף זז למעלה (h n< h к, рис. 28.2, б), то работа силы тяжести отрицательна.

בשני המקרים, העבודה שנעשתה על ידי כוח הכבידה

A \u003d mg (h n - h k). (5)

הבה נמצא כעת את העבודה שנעשתה על ידי כוח המשיכה כאשר נעים בזווית לאנך.

5. גוש קטן במסה m החליק לאורך מישור משופע באורך s וגובה h (איור 28.3). המישור המשופע יוצר זווית α עם האנכי.

א) מהי הזווית בין כיוון הכבידה לכיוון התנועה של המוט? צור ציור הסבר.
ב) הביעו את עבודת הכבידה במונחים של m, g, s, α.
ג) הביעו את s במונחים של h ו-α.
ד) הביעו את עבודת הכבידה במונחים של m, g, h.
ה) מהי עבודת הכבידה כאשר המוט נע לאורך כל אותו מישור?

לאחר שהשלמתם משימה זו, וידאת שעבודת הכבידה תתבטא בנוסחה (5) גם כאשר הגוף נע בזווית לאנך - גם למעלה וגם למטה.

אבל אז הנוסחה (5) לעבודת הכבידה תקפה כאשר הגוף נע לאורך כל מסלול, כי כל מסלול (איור 28.4, א) יכול להיות מיוצג כקבוצה של "מישורים משופעים" קטנים (איור 28.4, ב). .

בדרך זו,
עבודת הכבידה בזמן תנועה אבל כל מסלול מתבטא בנוסחה

A t \u003d mg (h n - h k),

כאשר h n - הגובה ההתחלתי של הגוף, h עד - הגובה הסופי שלו.
עבודת הכבידה אינה תלויה בצורת המסלול.

לדוגמה, עבודת הכבידה בעת העברת גוף מנקודה A לנקודה B (איור 28.5) לאורך מסלול 1, 2 או 3 זהה. מכאן, במיוחד, יוצא שעבודת הכבידה בעת תנועה במסלול סגור (כאשר הגוף חוזר לנקודת ההתחלה) שווה לאפס.

6. כדור בעל מסה m, התלוי על חוט באורך l, מוסט ב-90º תוך שמירה על החוט מתוח ומשוחרר ללא דחיפה.
א) מהי עבודת הכבידה במהלך הזמן שבו הכדור נע למצב שיווי המשקל (איור 28.6)?
ב) מהי עבודת הכוח האלסטי של החוט באותו זמן?
ג) מהי העבודה של הכוחות הנובעים המופעלים על הכדור באותו זמן?

3. עבודת כוח האלסטיות

כאשר הקפיץ חוזר למצבו הלא מעוות, הכוח האלסטי תמיד עושה עבודה חיובית: הכיוון שלו עולה בקנה אחד עם כיוון התנועה (איור 28.7).

מצא את עבודת הכוח האלסטי.
מודול הכוח הזה קשור למודול העיוות x על ידי היחס (ראה סעיף 15)

ניתן למצוא את עבודתו של כוח כזה בצורה גרפית.

שימו לב תחילה שעבודתו של כוח קבוע שווה מספרית לשטח המלבן מתחת לגרף של כוח לעומת תזוזה (איור 28.8).

איור 28.9 מציג גרף של F(x) עבור הכוח האלסטי. הבה נחלק מנטלית את כל העקירה של הגוף למרווחים כה קטנים עד שהכוח על כל אחד מהם יכול להיחשב קבוע.

אז העבודה על כל אחד מהמרווחים האלה שווה מספרית לשטח האיור מתחת לקטע המתאים של הגרף. כל העבודה שווה לסכום העבודה בתחומים אלו.

כתוצאה מכך, במקרה זה, העבודה שווה מספרית גם לשטח הדמות מתחת לגרף התלות של F(x).

7. באמצעות איור 28.10, הוכח זאת

עבודת הכוח האלסטי כאשר הקפיץ חוזר למצב לא מעוות מתבטאת בנוסחה

A = (kx 2)/2. (7)

8. בעזרת הגרף באיור 28.11, הוכיחו שכאשר העיוות של הקפיץ משתנה מ-x n ל-x k, העבודה של הכוח האלסטי מתבטאת בנוסחה

מנוסחה (8) אנו רואים שעבודת הכוח האלסטי תלויה רק ​​בעיוות הראשוני והסופי של הקפיץ, לכן, אם הגוף מעוות קודם, ואז הוא חוזר למצבו ההתחלתי, אז העבודה של האלסטית. הכוח הוא אפס. נזכיר שלעבודת הכבידה יש ​​את אותה תכונה.

9. ברגע הראשוני, המתח של הקפיץ בקשיחות של 400 N/m הוא 3 ס"מ. הקפיץ נמתח עוד 2 ס"מ.
א) מהו העיוות הסופי של הקפיץ?
ב) מה העבודה שעושה הכוח האלסטי של הקפיץ?

10. ברגע הראשוני, קפיץ עם קשיחות של 200 N/m נמתח ב-2 ס"מ, וברגע האחרון הוא נדחס ב-1 ס"מ. מהי עבודת הכוח האלסטי של הקפיץ?

4. עבודת כוח החיכוך

תנו לגוף להחליק על תומך קבוע. כוח החיכוך המחליק הפועל על הגוף מופנה תמיד מנוגד לתנועה, ולכן, עבודתו של כוח החיכוך המחליק שלילית לכל כיוון תנועה (איור 28.12).

לכן, אם המוט מועבר ימינה, ועם יתד באותו מרחק שמאלה, אז, למרות שהוא חוזר למיקומו ההתחלתי, העבודה הכוללת של כוח החיכוך המחליק לא תהיה שווה לאפס. זהו ההבדל החשוב ביותר בין עבודת כוח החיכוך המחליק לעבודת כוח הכבידה וכוח האלסטיות. נזכיר כי עבודת הכוחות הללו בעת הזזת הגוף לאורך מסלול סגור שווה לאפס.

11. מוט במסה של 1 ק"ג הוזז לאורך השולחן כך שמסלולו התברר כריבוע עם צלע של 50 ס"מ.
א) האם הבלוק חזר לנקודת ההתחלה שלו?
ב) מהי העבודה הכוללת של כוח החיכוך הפועל על המוט? מקדם החיכוך בין המוט לשולחן הוא 0.3.

5. כוח

לרוב, חשובה לא רק העבודה, אלא גם מהירות העבודה. הוא מאופיין בכוח.

ההספק P הוא היחס בין העבודה שבוצעה A למרווח הזמן t שבמהלכו מתבצעת עבודה זו:

(לפעמים כוח במכניקה מסומן באות N, ובאלקטרודינמיקה באות P. אנו מוצאים שנוח יותר להשתמש באותו ייעוד של כוח).

יחידת ההספק היא הוואט (מסומן: W), על שם הממציא האנגלי ג'יימס וואט. מנוסחה (9) עולה כי

1 W = 1 J/s.

12. איזה כוח מפתח אדם על ידי הרמה אחידה של דלי מים במשקל 10 ק"ג לגובה 1 מ' למשך 2 שניות?

לרוב נוח לבטא כוח לא במונחים של עבודה וזמן, אלא במונחים של כוח ומהירות.

שקול את המקרה כאשר הכוח מופנה לאורך העקירה. ואז העבודה של הכוח A = Fs. החלפת ביטוי זה בנוסחה (9) עבור כוח, נקבל:

P = (Fs)/t = F(s/t) = Fv. (עשר)

13. מכונית נוסעת בכביש אופקי במהירות של 72 קמ"ש. במקביל, המנוע שלו מפתח הספק של 20 קילוואט. מהו כוח ההתנגדות לתנועת המכונית?

רֶמֶז. כאשר מכונית נעה לאורך כביש אופקי במהירות קבועה, כוח המתיחה שווה בערכו המוחלט לכוח הגרירה של המכונית.

14. כמה זמן ייקח להרים באופן שווה גוש בטון במשקל 4 טון לגובה של 30 מ', אם הספק מנוע המנוף הוא 20 קילוואט, ויעילות מנוע המנוף היא 75%?

רֶמֶז. יעילות המנוע החשמלי שווה ליחס בין עבודת הרמת העומס לעבודת המנוע.

שאלות ומשימות נוספות

15. כדור במסה של 200 גרם נזרק ממרפסת בגובה 10 ובזווית של 45º לאופק. לאחר שהגיע לגובה מרבי של 15 מ' בטיסה, הכדור נפל על הקרקע.
א) מהי העבודה שעושה כוח הכבידה בהרמת הכדור?
ב) מהי העבודה שעושה כוח הכבידה כאשר הכדור מוורד?
ג) מהי העבודה שעושה כוח הכבידה במהלך כל מעוף הכדור?
ד) האם יש נתונים נוספים בתנאי?

16. כדור במשקל 0.5 ק"ג תלוי בקפיץ בקשיחות של 250 N/m ונמצא בשיווי משקל. הכדור מורם כך שהקפיץ לא מתעוות ומשתחרר ללא דחיפה.
א) לאיזה גובה הוגבה הכדור?
ב) מהי עבודת הכבידה במהלך הזמן שבו הכדור נע למצב שיווי המשקל?
ג) מהי עבודת הכוח האלסטי במהלך הזמן שבו הכדור נע למצב שיווי המשקל?
ד) מהי העבודה של התוצאה של כל הכוחות המופעלים על הכדור במהלך הזמן שבו הכדור נע למצב שיווי המשקל?

17. מזחלת במשקל 10 ק"ג גולשת במורד הר מושלג ללא מהירות התחלתית עם זווית נטייה α = 30º ועוברת מרחק מה לאורך משטח אופקי (איור 28.13). מקדם החיכוך בין המזחלת לשלג הוא 0.1. אורך בסיס ההר l = 15 מ'.

א) מהו מודול כוח החיכוך כאשר המזחלת נעה על משטח אופקי?
ב) מהי עבודת כוח החיכוך כאשר המזחלת נעה לאורך משטח אופקי במסלול של 20 מ'?
ג) מהו מודול כוח החיכוך כאשר המזחלת נעה במעלה ההר?
ד) מה העבודה שעושה כוח החיכוך במהלך ירידת המזחלת?
ה) מהי העבודה שעושה כוח הכבידה במהלך הירידה של המזחלת?
ו) מהי עבודתם של הכוחות שנוצרו הפועלים על המזחלת בירידה מההר?

18. מכונית במשקל 1 טון נעה במהירות של 50 קמ"ש. המנוע מפתח הספק של 10 קילוואט. צריכת הבנזין היא 8 ליטר ל-100 ק"מ. צפיפות הבנזין היא 750 ק"ג/מ"ק וחום הבעירה הסגולי שלו הוא 45 MJ/ק"ג. מהי יעילות המנוע? האם יש נתונים נוספים במצב?
רֶמֶז. יעילותו של מנוע חום שווה ליחס בין העבודה שעשה המנוע לכמות החום המשתחררת במהלך הבעירה של הדלק.

אתה יודע מהי עבודה? ללא כל ספק. מהי עבודה, כל אדם יודע, בתנאי שהוא נולד וחי על כדור הארץ. מהי עבודה מכנית?

מושג זה ידוע גם לרוב האנשים על פני כדור הארץ, אם כי לחלק מהאנשים יש מושג מעורפל למדי לגבי התהליך הזה. אבל זה לא קשור אליהם עכשיו. אפילו לפחות אנשים יש מושג מה עבודה מכנית מנקודת מבט של פיזיקה.בפיזיקה, עבודה מכנית היא לא עבודה של אדם למען מזון, היא כמות פיזית שיכולה להיות לגמרי לא קשורה לא לאדם ולא לכל יצור חי אחר. איך זה? עכשיו בואו נבין את זה.

עבודה מכנית בפיזיקה

בוא ניתן שתי דוגמאות. בדוגמה הראשונה, מי הנהר, המתנגשים בתהום, נופלים ברעש בצורת מפל. הדוגמה השנייה היא אדם שמחזיק חפץ כבד בזרועות מושטות, למשל, שומר על גג שבור מעל מרפסת בית כפרי שלא ייפול, בזמן שאשתו וילדיו מחפשים בטירוף משהו להעמיד אותו. מתי מתבצעת עבודה מכנית?

הגדרה של עבודה מכנית

כמעט כולם, ללא היסוס, יענו: בשני. והם יטעו. המקרה הוא בדיוק הפוך. בפיזיקה מתוארת עבודה מכנית את ההגדרות הבאות:עבודה מכנית נעשית כאשר כוח פועל על גוף והוא נע. עבודה מכנית עומדת ביחס ישר לכוח המופעל ולמרחק שעבר.

נוסחת עבודה מכנית

העבודה המכנית נקבעת על ידי הנוסחה:

כאשר A הוא עבודה,
F - כוח,
s - המרחק שעבר.

אז למרות כל הגבורה של מחזיק הגג העייף, העבודה שנעשתה על ידו שווה לאפס, אבל המים, הנופלים תחת השפעת כוח המשיכה מצוק גבוה, עושים את העבודה המכנית ביותר. כלומר, אם נדחוף ארון כבד ללא הצלחה, אז העבודה שעשינו מנקודת המבט של הפיזיקה תהיה שווה לאפס, למרות העובדה שאנחנו מפעילים הרבה כוח. אבל אם נזיז את הארון למרחק מסוים, אז נעשה עבודה שווה למכפלת הכוח המופעל לפי המרחק שהזזנו את הגוף.

יחידת העבודה היא 1 J. זוהי העבודה שנעשה על ידי כוח של 1 ניוטון כדי להזיז גוף למרחק של 1 מ'. אם כיוון הכוח המופעל עולה בקנה אחד עם כיוון התנועה של הגוף, אז הכוח הזה עושה זאת עבודה חיובית. דוגמה לכך היא כאשר אנו דוחפים גוף והוא זז. ובמקרה שהכוח מופעל בכיוון המנוגד לתנועת הגוף, למשל כוח חיכוך, אז הכוח הזה עושה עבודה שלילית. אם הכוח המופעל אינו משפיע על תנועת הגוף בשום צורה, אז הכוח שנוצר על ידי עבודה זו שווה לאפס.

עבודה מכנית היא אנרגיה האופיינית לתנועת גופים פיזיים, שיש לה צורה סקלרית. הוא שווה למודול הכוח הפועל על הגוף, מוכפל במודול התזוזה הנגרם מכוח זה ובקוסינוס הזווית ביניהם.

פורמולה 1 - עבודה מכנית.

F - כוח הפועל על הגוף.

s - תנועת הגוף.

cosa - קוסינוס של הזווית בין כוח לתזוזה.

לנוסחה זו יש צורה כללית. אם הזווית בין הכוח המופעל לתזוזה היא אפס, אז הקוסינוס הוא 1. בהתאם לכך, העבודה תהיה שווה רק למכפלת הכוח והתזוזה. במילים פשוטות, אם הגוף נע לכיוון הפעלת הכוח, אז העבודה המכנית שווה למכפלת הכוח והתזוזה.

המקרה המיוחד השני הוא כאשר הזווית בין הכוח הפועל על הגוף לבין תזוזה שלו היא 90 מעלות. במקרה זה, הקוסינוס של 90 מעלות שווה לאפס, בהתאמה, העבודה תהיה שווה לאפס. ואכן, מה שקורה הוא שאנו מפעילים כוח בכיוון אחד, והגוף נע בניצב אליו. כלומר, הגוף כמובן לא זז בהשפעת הכוח שלנו. לפיכך, עבודת הכוח שלנו להזיז את הגוף היא אפס.

איור 1 - עבודת הכוחות בעת הנעת הגוף.

אם יותר מכוח אחד פועל על הגוף, אזי מחושב הכוח הכולל הפועל על הגוף. ואז הוא מוחלף בנוסחה ככוח היחיד. גוף תחת פעולת כוח יכול לנוע לא רק בקו ישר, אלא גם לאורך מסלול שרירותי. במקרה זה, העבודה מחושבת עבור קטע קטן של תנועה, אשר יכול להיחשב ישר ולאחר מכן לסכם לאורך כל השביל.

עבודה יכולה להיות גם חיובית וגם שלילית. כלומר, אם העקירה והכוח חופפים לכיוון, אז העבודה חיובית. ואם הכוח מופעל בכיוון אחד, והגוף נע בכיוון השני, אז העבודה תהיה שלילית. דוגמה לעבודה שלילית היא העבודה של כוח החיכוך. מאחר שכוח החיכוך מכוון נגד התנועה. דמיינו גוף נע לאורך מישור. כוח המופעל על גוף דוחף אותו לכיוון מסוים. כוח זה עושה עבודה חיובית כדי להניע את הגוף. אבל באותו זמן, כוח החיכוך עושה עבודה שלילית. הוא מאט את תנועת הגוף ומכוון לתנועתו.

איור 2 - כוח תנועה וחיכוך.

עבודה במכניקה נמדדת בג'אול. ג'ול אחד הוא העבודה שעושה כוח של ניוטון אחד כאשר גוף נע מטר אחד. בנוסף לכיוון התנועה של הגוף, גם גודל הכוח המופעל יכול להשתנות. לדוגמה, כאשר קפיץ נדחס, הכוח המופעל עליו יגדל ביחס למרחק שעבר. במקרה זה, העבודה מחושבת על ידי הנוסחה.

פורמולה 2 - עבודת דחיסה של קפיץ.

k היא קשיחות הקפיץ.

x - הזזת קואורדינטה.