Mis on täiuslik töö füüsikas. Mehaaniline töö ja jõu jõud

1. 7. klassi füüsikakursusest tead, et kui kehale mõjub jõud ja see liigub jõu suunas, siis jõud teeb mehaanilist tööd A, võrdne jõumooduli ja nihkemooduli korrutisega:

A=fs.

SI tööühik - džauli (1 J).

[A] = [F][s] = 1 H 1 m = 1 N m = 1 J.

Tööühik on jõu poolt tehtud töö. 1 N teel 1 m.

Valemist järeldub, et mehaanilist tööd ei tehta, kui jõud on null (keha on puhkeasendis või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt) või nihe on null.

Oletame, et kehale mõjuv jõuvektor moodustab nihkevektoriga mingi nurga a (joonis 65). Kuna keha ei liigu vertikaalsuunas, siis jõu projektsioon Fy telje kohta Y ei tee tööd, vaid jõu projektsioon Fx telje kohta X töötab võrdselt A = F x s x.

Kuna Fx = F cos a ja s x= s, siis

Sellel viisil,

konstantse jõu töö on võrdne jõu ja nihke vektorite moodulite ja nende vektorite vahelise nurga koosinuse korrutisega.

2. Analüüsime saadud töö valemit.

Kui nurk a = 0°, siis cos 0° = 1 ja A = fs. Tehtud töö on positiivne ja selle väärtus maksimaalne, kui jõu suund langeb kokku nihke suunaga.

Kui nurk a = 90°, siis cos 90° = 0 ja A= 0. Jõud ei tööta, kui see on keha liikumissuunaga risti. Seega on raskusjõu töö null, kui keha liigub mööda horisontaaltasapinda. Null on võrdne selle jõu tööga, mis annab kehale tsentripetaalse kiirenduse selle ühtlasel ringil liikumisel, kuna see jõud trajektoori mis tahes punktis on keha liikumissuunaga risti.

Kui nurk a = 180°, siis cos 180° = –1 ja A = –fs. See juhtum tekib siis, kui jõud ja nihe on suunatud vastassuunas. Sellest lähtuvalt on tehtud töö negatiivne ja selle väärtus maksimaalne. Negatiivset tööd teeb näiteks libisemishõõrdejõud, kuna see on suunatud keha liikumissuunale vastupidises suunas.

Kui jõu- ja nihkevektori vaheline nurk a on terav, on töö positiivne; kui nurk a on nüri, siis töö on negatiivne.

3. Saame gravitatsiooni töö arvutamise valemi. Laske kehamassil m langeb punktist vabalt maapinnale A kõrgusel h Maa pinna suhtes ja mõne aja pärast selgub, et see asub punktis B(Joonis 66, a). Raskusjõu poolt tehtud töö on võrdne

A = fs = mgh.

Sel juhul langeb keha liikumissuund kokku sellele mõjuva jõu suunaga, seega on gravitatsioonitöö vabalangemisel positiivne.

Kui keha liigub punktist vertikaalselt ülespoole B täpselt A(Joonis 66, b), siis on selle liikumine suunatud gravitatsioonile vastupidises suunas ja gravitatsiooni töö on negatiivne:

A= –mgh

4. Jõu tehtud tööd saab arvutada jõu versus nihke graafiku abil.

Oletame, et keha liigub püsiva gravitatsioonijõu mõjul. Raskusmooduli graafik F juhe keha liikumise moodulist s on x-teljega paralleelne sirgjoon (joonis 67). Leidke valitud ristküliku pindala. See on võrdne selle kahe külje korrutisega: S = F raske h = mgh. Teisest küljest on sama väärtus võrdne gravitatsiooni tööga A = mgh.

Seega on töö arvuliselt võrdne ristküliku pindalaga, mis on piiratud graafiku, koordinaattelgede ja punktis x-teljega tõstetud ristiga. h.

Mõelge nüüd juhtumile, kui kehale mõjuv jõud on nihkega otseselt võrdeline. Selline jõud, nagu teada, on elastsusjõud. Selle moodul on F extr = k D l, kus D l- keha pikendamine.

Oletame, et vedru, mille vasak ots on fikseeritud, on kokku surutud (joonis 68, a). Samal ajal nihkus selle parem ots D-sse l 1. Kevadel on tekkinud elastsusjõud F juhtnupp 1, suunatud paremale.

Kui nüüd jätta vedru enda kätte, siis selle parem ots liigub paremale (joon. 68, b), on vedru pikenemine võrdne D-ga l 2 ja elastsusjõud F harjutus 2.

Arvutage elastsusjõu töö vedru otsa liigutamisel punktist koordinaadiga D l 1 punktini koordinaadiga D l 2. Selleks kasutame sõltuvusgraafikut F kontroll (D l) (joonis 69). Elastsusjõu töö on arvuliselt võrdne trapetsi pindalaga ABCD. Trapetsi pindala on võrdne poole aluste summa ja kõrguse korrutisega, s.o. S = AD. trapetsis ABCD põhjustel AB = F ex 2 = k D l 2 , CD= F ex 1 = k D l 1 ja kõrgus AD= D l 1-D l 2. Asendage need kogused trapetsi pindala valemis:

S= (D l 1-D l 2) =– .

Seega oleme saanud, et elastsusjõu töö on võrdne:

A =– .

5 * . Oletame, et massiga keha m punktist liikumine A täpselt B(joonis 70), liikudes kõigepealt ilma hõõrdumiseta piki punktist kaldtasapinda A täpselt C, ja seejärel ilma hõõrdumiseta piki horisontaaltasapinda punktist C täpselt B. Gravitatsiooni töö objektil CB on null, sest raskusjõud on nihkega risti. Kaldtasapinnal liikudes on gravitatsiooni töö järgmine:

AC = F raske l sin a. Sest l sin a = h, siis AC = jalga raske h = mgh.

Raskusjõu töö, kui keha liigub mööda trajektoori ACB on võrdne ACB = AC + CB = mgh + 0.

Sellel viisil, ACB = mgh.

Saadud tulemus näitab, et raskusjõu töö ei sõltu trajektoori kujust. See sõltub ainult keha alg- ja lõppasendist.

Oletame nüüd, et keha liigub mööda suletud trajektoori ABCA(vt joonis 70). Keha liigutamisel punktist A täpselt B mööda trajektoori ACB gravitatsiooni poolt tehtav töö on ACB = mgh. Keha liigutamisel punktist B täpselt A gravitatsioon teeb negatiivset tööd, mis on võrdne BA = –mgh. Siis gravitatsiooni töö suletud trajektooril A = ACB + BA = 0.

Elastsusjõu töö suletud trajektooril on samuti võrdne nulliga. Tõepoolest, oletame, et vedru, mis ei olnud alguses deformeerunud, venitati ja selle pikkus suurenes D võrra l. Elastsusjõud töötab A 1 = . Tasakaaluseisundisse naastes töötab elastsusjõud A 2 = . Elastsusjõu kogutöö vedru venitamisel ja selle tagasipöördumisel deformeerimata olekusse on võrdne nulliga.

6. Raskusjõu ja elastsusjõu töö suletud trajektooril on võrdne nulliga.

Jõudu, mille töö mis tahes suletud trajektooril on võrdne nulliga (või ei sõltu trajektoori kujust), nimetatakse konservatiivseteks.

Jõud, mille töö sõltub trajektoori kujust, nimetatakse mittekonservatiivseteks.

Hõõrdejõud on mittekonservatiivne. Näiteks keha liigub punktist 1 täpselt 2 kõigepealt otse edasi 12 (joonis 71) ja seejärel mööda katkendjoont 132 . Igal trajektoori lõigul on hõõrdejõud sama. Esimesel juhul hõõrdejõu töö

A 12 = –F tr l 1 ,

ja teises -

A 132 = A 13 + A 32, A 132 = –F tr l 2 – F tr l 3 .

Siit A 12A 132.

7. 7. klassi füüsikakursusest tead, et töötavate seadmete oluline omadus on võimsus.

Võimsus on füüsikaline suurus, mis võrdub töö ja ajaperioodi suhtega, mille jooksul seda tehakse:

Võimsus iseloomustab töö tegemise kiirust.

Võimsuse ühik SI - vatti (1 W).

[N] === 1 W.

Võimsuse ühik on võimsus, millega töötatakse 1 J eest pühendunud 1 s .

Küsimused enesekontrolliks

1. Mida nimetatakse tööks? Mis on tööühik?

2. Millal mõjub jõud negatiivselt? positiivne töö?

3. Mis on gravitatsiooni töö arvutamise valem? elastsusjõud?

5. Milliseid jõude nimetatakse konservatiivseteks; mittekonservatiivne?

6 * . Tõesta, et raskusjõu ja elastsusjõu poolt tehtav töö ei sõltu trajektoori kujust.

7. Mida nimetatakse võimuks? Mis on võimsusühik?

Ülesanne 18

1. 20 kg kaaluv poiss tõmmatakse kelgule ühtlaselt, rakendades jõudu 20 N. Köis, millega kelku tõmmatakse, moodustab horisondiga 30° nurga. Kui palju töötab trossis tekkiv elastsusjõud, kui kelk liiguks 100 m?

2. 65 kg kaaluv sportlane hüppab vette tornist, mis asub 3 m kõrgusel veepinnast. Millise töö teeb sportlasele veepinnale liikudes mõjuv gravitatsioonijõud?

3. Elastsusjõu mõjul vähenes deformeerunud vedru pikkus jäikusega 200 N / m 4 cm. Milline on elastsusjõu töö?

4 * . Tõesta, et muutuva jõu töö on arvuliselt võrdne joonise pindalaga, mis on piiratud jõu-koordinaatide graafiku ja koordinaatide telgedega.

5. Kui suur on auto mootori veojõud, kui püsikiirusel 108 km/h arendab see võimsust 55 kW?

Kui kehale mõjub jõud, siis see jõud liigutab keha. Enne töö määratlust materiaalse punkti kõverjoonelises liikumises kaaluge erijuhtumeid:

Sel juhul mehaaniline töö A on võrdne:

A= F s cos=
,

või A = Fcos× s = F S × s ,

kusF S – projektsioon tugevus liikuma. Sel juhul F s = konst, ja teose geomeetriline tähendus A on koordinaatidena konstrueeritud ristküliku pindala F S , , s.

Koostame graafiku jõu projektsioonist liikumissuunale F S funktsioonina nihkest s. Esitame kogu nihke n väikese nihke summana
. Väikeste jaoks i -ndas nihe
töö on

või joonisel varjutatud trapetsi pindala.

.

Integraali all olev väärtus tähistab elementaarset tööd lõpmata väikese nihkega
:

- põhitöö.

–töötada kõverjoonelise liikumisega.

Näide 1: Gravitatsiooni töö
materiaalse punkti kõverjoonelise liikumise ajal.

Edasi konstantse väärtusena saab integraalimärgist välja võtta ja integraali kujutab joonise järgi täielikku nihet . .

Kui tähistame punkti kõrgust 1 maapinnalt läbi ja punkti kõrgus 2 läbi , siis

Näeme, et sel juhul määrab töö materiaalse punkti asukoht aja alg- ja lõpuhetkel ning see ei sõltu trajektoori või tee kujust. Gravitatsiooni poolt suletud teel tehtud töö on null:
.

Nimetatakse jõude, mille töö suletud teel on nullkonservatiivne .

Näide 2 : Hõõrdejõu töö.

See on näide mittekonservatiivsest jõust. Selle näitamiseks piisab, kui arvestada hõõrdejõu elementaarset tööd:

,

need. hõõrdejõu töö on alati negatiivne ega saa olla võrdne nulliga suletud teel. Ajaühikus tehtud tööd nimetatakse võimsus. Kui õigel ajal
töö on tehtud
, siis jõud on

–mehaaniline jõud.

Võtmine
nagu

,

saame võimsuse väljendi:

.

SI tööühik on džaul:
= 1 J = 1 N 1 m ja võimsuse ühik on vatt: 1 W = 1 J / s.

mehaaniline energia.

Energia on igasuguste aineliikide vastastikuse mõju liikumise üldine kvantitatiivne mõõt. Energia ei kao ega teki millestki: see saab üle minna ainult ühest vormist teise. Energia mõiste seob kokku kõik looduses esinevad nähtused. Vastavalt aine erinevatele liikumisvormidele käsitletakse erinevat tüüpi energiat - mehaanilist, sisemist, elektromagnetilist, tuumaenergiat jne.

Energia ja töö mõisted on üksteisega tihedalt seotud. Teatavasti tehakse tööd energiavaru arvelt ja vastupidi, tööd tehes on võimalik igas seadmes energiavaru suurendada. Teisisõnu, töö on energia muutuse kvantitatiivne mõõt:

.

Nii energiat kui ka tööd SI-des mõõdetakse džaulides: [ E]=1 J.

Mehaaniline energia on kahte tüüpi - kineetiline ja potentsiaalne.

Kineetiline energia (või liikumisenergia) määratakse vaadeldavate kehade masside ja kiiruste järgi. Vaatleme materiaalset punkti, mis liigub jõu mõjul . Selle jõu töö suurendab materiaalse punkti kineetilist energiat
. Arvutagem sel juhul kineetilise energia väike juurdekasv (diferentsiaal):

Arvutamisel
kasutades Newtoni teist seadust
, sama hästi kui
- materiaalse punkti kiirusmoodul. Siis
võib esitada järgmiselt:

-

- liikuva ainepunkti kineetiline energia.

Selle avaldise korrutamine ja jagamine arvuga
, ja seda arvesse võttes
, saame

-

- suhe liikuva ainepunkti impulsi ja kineetilise energia vahel.

Potentsiaalne energia ( ehk kehade asendi energia) määratakse konservatiivsete jõudude mõjul kehale ja sõltub ainult keha asendist. .

Oleme näinud, et gravitatsiooni töö
materiaalse punkti kõverjoonelise liikumisega
saab esitada funktsiooni väärtuste erinevusena
punktis võetud 1 ja punktis 2 :

.

Selgub, et alati, kui jõud on konservatiivsed, on nende jõudude töö teel 1
2 võib esitada järgmiselt:

.

Funktsioon , mis sõltub ainult keha asendist – nimetatakse potentsiaalseks energiaks.

Siis elementaarse töö eest saame

–töö võrdub potentsiaalse energia kaoga.

Vastasel juhul võime öelda, et töö on tehtud potentsiaalse energiavaru tõttu.

väärtust , mis võrdub osakese kineetilise ja potentsiaalse energia summaga, nimetatakse keha mehaaniliseks koguenergiaks:

–kogu keha mehaaniline energia.

Kokkuvõtteks märgime, et kasutades Newtoni teist seadust
, kineetilise energia erinevus
võib esitada järgmiselt:

.

Potentsiaalne energia erinevus
, nagu eespool mainitud, on võrdne:

.

Seega, kui võimsus on konservatiivne jõud ja muid väliseid jõude pole , st. sel juhul säilib kogu keha mehaaniline energia.

Liikumise energiaomaduste iseloomustamiseks võeti kasutusele mehaanilise töö mõiste. Ja artikkel on pühendatud talle tema erinevates ilmingutes. Teema mõistmine on nii lihtne kui ka üsna keeruline. Autor püüdis siiralt seda arusaadavamaks ja arusaadavamaks muuta ning jääb üle vaid loota, et eesmärk on täidetud.

Mis on mehaaniline töö?

Kuidas seda nimetatakse? Kui kehale mõjub mingi jõud ja selle jõu toimel keha liigub, siis nimetatakse seda mehaaniliseks tööks. Teadusfilosoofia seisukohalt lähenedes võib siin eristada mitmeid täiendavaid aspekte, kuid artikkel käsitleb teemat füüsika vaatenurgast. Mehaaniline töö pole keeruline, kui siin kirjutatud sõnad hoolikalt läbi mõelda. Kuid sõna "mehaaniline" tavaliselt ei kirjutata ja kõik taandub sõnale "töö". Kuid mitte iga töö pole mehaaniline. Siin istub mees ja mõtleb. Kas see töötab? Vaimselt jah! Aga kas see on mehaaniline töö? Ei. Mis siis, kui inimene kõnnib? Kui keha liigub jõu mõjul, siis on see mehaaniline töö. Kõik on lihtne. Ehk siis kehale mõjuv jõud teeb (mehaanilist) tööd. Ja veel üks asi: see on töö, mis võib iseloomustada teatud jõu mõju tulemust. Nii et kui inimene kõnnib, siis teatud jõud (hõõrdumine, gravitatsioon jne) teevad inimesele mehaanilist tööd ja nende tegevuse tulemusena muudab inimene oma asukohapunkti ehk teisisõnu ta liigub.

Töö kui füüsikaline suurus võrdub kehale mõjuva jõuga, mis on korrutatud teega, mille keha selle jõu mõjul ja selle näidatud suunas läbib. Võime öelda, et mehaaniline töö tehti siis, kui korraga oli täidetud 2 tingimust: kehale mõjus jõud ja see liikus oma toime suunas. Kuid seda ei tehtud või ei tehta, kui jõud mõjus, ja keha ei muutnud oma asukohta koordinaatsüsteemis. Siin on väikesed näited, kus mehhaanilist tööd ei tehta:

1. Seega võib inimene kukkuda tohutule rändrahnule, et seda liigutada, kuid jõudu ei jätku. Jõud mõjub kivile, kuid see ei liigu ja tööd ei toimu.
2. Keha liigub koordinaatsüsteemis ja jõud on võrdne nulliga või need kõik kompenseeritakse. Seda võib täheldada inertsiaalse liikumise ajal.
3. Kui keha liikumissuund on jõuga risti. Kui rong liigub mööda horisontaaljoont, ei tee gravitatsioonijõud oma tööd.

Sõltuvalt teatud tingimustest võib mehaaniline töö olla negatiivne või positiivne. Seega, kui suunad ja jõud ning keha liigutused on samad, siis toimub positiivne töö. Positiivse töö näide on gravitatsiooni mõju langevale veetilgale. Aga kui liikumisjõud ja suund on vastupidised, siis tekib negatiivne mehaaniline töö. Sellise võimaluse näiteks on õhupall, mis tõuseb üles ja gravitatsioon, mis teeb negatiivset tööd. Kui keha on allutatud mitme jõu mõjule, nimetatakse sellist tööd "tulemuslikuks jõutööks".

Praktilise rakenduse omadused (kineetiline energia)

Teooriast liigume praktilise poole juurde. Eraldi tuleks rääkida mehaanilisest tööst ja selle kasutamisest füüsikas. Nagu paljud ilmselt mäletasid, jaguneb kogu keha energia kineetiliseks ja potentsiaalseks. Kui objekt on tasakaalus ja ei liigu kuskil, on selle potentsiaalne energia võrdne koguenergiaga ja selle kineetiline energia on null. Kui liikumine algab, hakkab potentsiaalne energia vähenema, kineetiline energia suurenema, kuid kokku on need võrdsed objekti koguenergiaga. Materiaalse punkti kineetiline energia on defineeritud kui selle jõu töö, mis kiirendas punkti nullist väärtuseni H, ja valemi kujul on keha kineetika ½ * M * H, kus M on mass. Paljudest osakestest koosneva objekti kineetilise energia väljaselgitamiseks peate leidma osakeste kogu kineetilise energia summa ja see on keha kineetiline energia.

Praktilise rakenduse omadused (potentsiaalne energia)

Kui kõik kehale mõjuvad jõud on konservatiivsed ja potentsiaalne energia võrdub kogusummaga, siis tööd ei tehta. Seda postulaati tuntakse mehaanilise energia jäävuse seadusena. Mehaaniline energia suletud süsteemis on ajavahemikus konstantne. Säilitusseadust kasutatakse laialdaselt klassikalise mehaanika probleemide lahendamiseks.

Praktilise rakenduse omadused (termodünaamika)

Termodünaamikas arvutatakse gaasi paisumisel tehtav töö rõhu integraaliga, mis on korrutatud mahuga. See lähenemine on rakendatav mitte ainult juhtudel, kui mahul on täpne funktsioon, vaid ka kõigi protsesside puhul, mida saab kuvada rõhu/mahu tasapinnal. Mehaanilise töö teadmisi ei rakendata ainult gaaside, vaid kõige kohta, mis suudab survet avaldada.

Praktilise rakenduse omadused praktikas (teoreetiline mehaanika)

Teoreetilises mehaanikas vaadeldakse üksikasjalikumalt kõiki ülalkirjeldatud omadusi ja valemeid, eelkõige on tegemist projektsioonidega. Ta annab ka oma definitsiooni mehaanilise töö erinevate valemite jaoks (näide Rimmeri integraali määratlusest): piiri, milleni kaldub elementaarse töö kõigi jõudude summa, kui vaheseina peenus kipub nulli, nimetatakse jõu töö piki kõverat. Ilmselt raske? Aga ei midagi, teoreetilise mehaanikaga kõik. Jah, ja kõik mehaaniline töö, füüsika ja muud raskused on möödas. Edasi on ainult näited ja järeldus.

Mehaanilised tööüksused

SI kasutab töö mõõtmiseks džaule, samas kui GHS kasutab ergide:

1. 1 J = 1 kg m²/s² = 1 Nm
2. 1 erg = 1 g cm²/s² = 1 dyn cm
3. 1 erg = 10–7 J

Näited mehaanilisest tööst

Sellise kontseptsiooni nagu mehaaniline töö lõpuks mõistmiseks peaksite uurima mõnda eraldi näidet, mis võimaldavad teil seda paljudest, kuid mitte kõigist külgedest kaaluda:

1. Kui inimene tõstab kätega kivi, siis toimub mehaaniline töö käte lihasjõu toel;
2. Kui rong sõidab mööda rööpaid, tõmbab seda traktori tõmbejõud (elektrivedur, diiselvedur jne);
3. Kui võtta relv ja tulistada sellest, siis tänu pulbergaaside tekitatavale survejõule saab töö tehtud: kuuli liigutatakse piki relva toru samal ajal, kui kuuli enda kiirus suureneb. ;
4. Samuti on mehaaniline töö, kui hõõrdejõud mõjub kehale, sundides seda oma liikumiskiirust vähendama;
5. Ülaltoodud näide kuulidega, kui need tõusevad gravitatsiooni suuna suhtes vastupidises suunas, on samuti näide mehaanilisest tööst, kuid lisaks gravitatsioonile mõjub Archimedese jõud ka siis, kui kõik õhust kergem tõuseb üles.

Mis on jõud?

Lõpetuseks tahan puudutada võimu teemat. Jõu poolt ühes ajaühikus tehtud tööd nimetatakse võimsuseks. Tegelikult on võimsus selline füüsiline suurus, mis peegeldab töö ja teatud ajaperioodi suhet, mille jooksul see töö tehti: M = P / B, kus M on võimsus, P on töö, B on aeg. SI võimsuse ühik on 1 vatt. Vatt võrdub võimsusega, mis teeb ühe džauli ühe sekundi jooksul: 1 W = 1J \ 1s.

Enne teema “Kuidas tööd mõõdetakse” paljastamist on vaja teha väike kõrvalepõige. Kõik siin maailmas järgib füüsikaseadusi. Iga protsessi või nähtust saab seletada teatud füüsikaseaduste alusel. Iga mõõdetava suuruse jaoks on ühik, milles seda on kombeks mõõta. Mõõtühikud on fikseeritud ja neil on kogu maailmas sama tähendus.

Selle põhjus on järgmine. 1960. aastal võeti kaalude ja mõõtude üheteistkümnendal üldkonverentsil vastu mõõtude süsteem, mida tunnustatakse kogu maailmas. See süsteem sai nimeks Le Système International d'Unités, SI (SI System International). Sellest süsteemist on saanud kogu maailmas aktsepteeritud mõõtühikute määratlused ja nende suhted.

Füüsilised terminid ja terminoloogia

Füüsikas nimetatakse jõu töö mõõtmise ühikut J (Joule) inglise füüsiku James Joule'i auks, kes andis suure panuse füüsika termodünaamika sektsiooni arendamisse. Üks džaul on võrdne tööga, mis tehakse jõuga üks N (Newton), kui selle rakendamine liigub ühe M (meeter) jõu suunas. Üks N (Newton) võrdub jõuga, mille mass on üks kg (kilogramm) kiirendusel üks m/s2 (meeter sekundis) jõu suunas.

Märge. Füüsikas on kõik omavahel seotud, mis tahes töö sooritamine on seotud lisatoimingute sooritamisega. Näiteks võib tuua majapidamises kasutatava ventilaatori. Kui ventilaator on sisse lülitatud, hakkavad ventilaatori labad pöörlema. Pöörlevad labad mõjutavad õhuvoolu, andes sellele suunatud liikumise. See on töö tulemus. Kuid töö tegemiseks on vajalik teiste väliste jõudude mõju, ilma milleta on toimingu sooritamine võimatu. Nende hulka kuuluvad elektrivoolu tugevus, võimsus, pinge ja paljud muud omavahel seotud väärtused.

Elektrivool on oma olemuselt elektronide järjestatud liikumine juhis ajaühikus. Elektrivool põhineb positiivselt või negatiivselt laetud osakestel. Neid nimetatakse elektrilaenguteks. Tähistatakse tähtedega C, q, Kl (ripats), mis on nimetatud prantsuse teadlase ja leiutaja Charles Coulombi järgi. SI-süsteemis on see laetud elektronide arvu mõõtühik. 1 C on võrdne ajaühikus läbi juhi ristlõike voolavate laetud osakeste mahuga. Ajaühik on üks sekund. Elektrilaengu valem on näidatud alloleval joonisel.

Elektrivoolu tugevust tähistatakse tähega A (amper). Amper on füüsikas mõõtühik, mis iseloomustab selle jõu töö mõõtmist, mis kulub laengute liigutamiseks piki juhti. Elektrivool on oma tuumas elektronide korrapärane liikumine juhis elektromagnetvälja mõjul. Juhi all mõeldakse materjali või sulasoola (elektrolüüti), millel on vähene takistus elektronide läbipääsule. Elektrivoolu tugevust mõjutavad kaks füüsikalist suurust: pinge ja takistus. Neid arutatakse allpool. Vool on alati võrdeline pingega ja pöördvõrdeline takistusega.

Nagu eespool mainitud, on elektrivool elektronide järjestatud liikumine juhis. Kuid on üks hoiatus: nende liikumiseks on vaja teatud mõju. See efekt luuakse potentsiaalse erinevuse loomisega. Elektrilaeng võib olla positiivne või negatiivne. Positiivsed laengud kalduvad alati negatiivsetele laengutele. See on vajalik süsteemi tasakaalu tagamiseks. Positiivse ja negatiivse laenguga osakeste arvu erinevust nimetatakse elektripingeks.

Võimsus on energia hulk, mis kulub ühe J (Joule) suuruse töö tegemiseks ühe sekundi jooksul. Mõõtühikut füüsikas tähistatakse kui W (vatt), SI süsteemis W (vatt). Kuna arvesse võetakse elektrienergiat, siis siin on see teatud aja jooksul teatud toimingu tegemiseks kulutatud elektrienergia väärtus.

Laske kehal, millele jõud mõjub, mööda teatud trajektoori liikudes läbida tee s. Sel juhul muudab jõud kas keha kiirust, andes sellele kiirenduse, või kompenseerib mõne muu liikumisele vastandliku jõu (või jõudude) mõju. Tegevust rajal s iseloomustab suurus, mida nimetatakse tööks.

Mehaaniline töö on skalaarsuurus, mis on võrdne liikumissuunale Fs mõjuva jõu projektsiooni ja jõu rakenduspunktis läbitava teekonna s korrutisega (joonis 22):

A = Fs*s.(56)

Avaldis (56) kehtib, kui jõu Fs projektsiooni väärtus liikumissuunale (st kiiruse suunale) jääb kogu aeg muutumatuks. Eelkõige toimub see siis, kui keha liigub sirgjooneliselt ja konstantse suurusega jõud moodustab liikumissuunaga konstantse nurga α. Kuna Fs = F * cos(α), saab avaldise (47) anda järgmisel kujul:

A = F*s*cos(α).

Kui on nihkevektor, arvutatakse töö kahe vektori ja vektori skalaarkorrutisena:

. (57)

Töö on algebraline suurus. Kui jõud ja liikumissuund moodustavad teravnurga (cos(α) > 0), on töö positiivne. Kui nurk α on nüri (cos(α)< 0), работа отрицательна. При α = π/2 работа равна нулю. Последнее обстоятельство особенно отчетливо показывает, что понятие работы в механике существенно отличается от обыденного представления о работе. В обыденном понимании всякое усилие, в частности и мускульное напряжение, всегда сопровождается совершением работы. Например, для того чтобы держать тяжелый груз, стоя неподвижно, а тем более для того, чтобы перенести этот груз по горизонтальному пути, носильщик затрачивает много усилий, т. е. «совершает работу». Однако это – «физиологическая» работа. Механическая работа в этих случаях равна нулю.

Töötage jõu mõjul liikudes

Kui jõu projektsiooni suurus liikumissuunale ei jää liikumise ajal konstantseks, väljendatakse tööd integraalina:

. (58)

Seda tüüpi integraali nimetatakse matemaatikas kõverjooneliseks integraaliks piki trajektoori S. Argumendiks on siin vektormuutuja , mis võib varieeruda nii absoluutväärtuses kui ka suunas. Integraalimärgi all on jõuvektori ja elementaarnihkevektori skalaarkorrutis.

Tööühik on töö, mis tehakse jõuga, mis on võrdne ühega ja mis toimib liikumise suunas, ühega võrdsel teel. SI-s Tööühik on džaul (J), mis võrdub 1 njuutoni jõuga tehtud tööga 1 meetri pikkusel teel:

1J = 1N * 1m.

CGS-is on tööühikuks erg, mis on võrdne tööga, mis on tehtud 1 düüni jõuga 1 sentimeetri pikkusel teel. 1J = 107 erg.

Mõnikord kasutatakse mittesüsteemset ühikukilomeetrit (kg * m). See on töö, mida tehakse 1 kg suuruse jõuga 1 meetri pikkusel teel. 1kg*m = 9,81 J.