Što je savršen rad u fizici. Mehanički rad i snaga sile

1. Iz predmeta fizika u 7. razredu znaš da ako na tijelo djeluje sila i ono se giba u smjeru sile, tada sila vrši mehanički rad A, jednak umnošku modula sile i modula pomaka:

A=fs.

SI jedinica rada - džul (1 J).

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

Jedinica rada je rad sile. 1 N na putu 1m.

Iz formule proizlazi da se mehanički rad ne vrši ako je sila jednaka nuli (tijelo miruje ili se giba jednoliko i pravocrtno) ili je pomak jednak nuli.

Pretpostavimo da vektor sile koji djeluje na tijelo zatvara neki kut a s vektorom pomaka (slika 65). Budući da se tijelo ne giba u okomitom smjeru, projekcija sile Fy po osovini Y ne vrši rad, već projekciju sile Fx po osovini x vrši rad jednak A = F x s x.

Jer Fx = F jer a, i s x= s, onda

Na ovaj način,

rad stalne sile jednak je umnošku modula vektora sile i pomaka i kosinusa kuta između tih vektora.

2. Analizirajmo dobivenu formulu rada.

Ako je kut a = 0°, tada je cos 0° = 1 i A = fs. Izvršeni rad je pozitivan i njegova vrijednost je najveća ako se smjer sile poklapa sa smjerom pomaka.

Ako je kut a = 90°, tada je cos 90° = 0 i A= 0. Sila ne vrši rad ako je okomita na smjer gibanja tijela. Dakle, rad sile teže je jednak nuli kada se tijelo giba po horizontalnoj ravnini. Nula je jednaka radu sile koja tijelu daje centripetalno ubrzanje tijekom njegovog jednolikog gibanja po kružnici, jer je ta sila u bilo kojoj točki putanje okomita na smjer gibanja tijela.

Ako je kut a = 180°, tada je cos 180° = –1 i A = –fs. Ovaj slučaj se događa kada su sila i pomak usmjereni u suprotnim smjerovima. Prema tome, obavljeni rad je negativan, a njegova vrijednost maksimalna. Negativan rad vrši npr. sila trenja klizanja, jer je usmjerena u smjeru suprotnom od smjera gibanja tijela.

Ako je kut a između vektora sile i pomaka šiljast, tada je rad pozitivan; ako je kut a tup, tada je rad negativan.

3. Dobivamo formulu za izračunavanje rada sile teže. Neka masa tijela m slobodno pada na tlo s točke A na visini h u odnosu na površinu Zemlje, a nakon nekog vremena ispada da je u točki B(Sl. 66, a). Rad sile teže jednak je

A = fs = mgh.

U tom slučaju smjer gibanja tijela poklapa se sa smjerom sile koja na njega djeluje, pa je rad sile teže pri slobodnom padu pozitivan.

Ako se tijelo kreće okomito prema gore od neke točke B točno A(Sl. 66, b), tada je njegovo kretanje usmjereno u smjeru suprotnom od gravitacije, a rad gravitacije je negativan:

A= –mgh

4. Rad sile može se izračunati pomoću grafa sile prema pomaku.

Pretpostavimo da se tijelo giba pod utjecajem stalne sile gravitacije. Prikaz modula gravitacije F kabel od modula za kretanje tijela s je pravac paralelan s osi x (slika 67). Pronađite površinu odabranog pravokutnika. Jednak je umnošku svojih dviju strana: S = F težak h = mgh. S druge strane, ista vrijednost jednaka je radu sile teže A = mgh.

Dakle, rad je numerički jednak površini pravokutnika omeđenog grafom, koordinatnim osima i okomicom podignutom na x-os u točki h.

Razmotrimo sada slučaj kada je sila koja djeluje na tijelo izravno proporcionalna pomaku. Takva sila je, kao što je poznato, sila elastičnosti. Modul mu je F ekstr = k D l, gdje je D l- produženje tijela.

Pretpostavimo da je opruga, čiji je lijevi kraj fiksiran, komprimirana (Sl. 68, a). Istovremeno se njegov desni kraj pomaknuo u D l 1. U opruzi je nastala elastična sila F kontrola 1, usmjerena udesno.

Ako sada oprugu prepustimo samoj sebi, tada će se njen desni kraj pomaknuti udesno (sl. 68, b), istezanje opruge bit će jednako D l 2, i elastična sila F vježba 2.

Izračunajte rad elastične sile pri pomicanju kraja opruge iz točke s koordinatom D l 1 do točke s koordinatom D l 2. Za to koristimo graf ovisnosti F kontrola (D l) (Slika 69). Rad elastične sile brojčano je jednak površini trapeza ABCD. Površina trapeza jednaka je umnošku polovine zbroja osnovica i visine, tj. S = OGLAS. u trapezu ABCD osnove AB = F primjer 2 = k D l 2 , CD= F primjer 1 = k D l 1 i visinu OGLAS= D l 1-D l 2. Zamijenite ove količine u formulu za površinu trapeza:

S= (D l 1-D l 2) =– .

Dakle, dobili smo da je rad elastične sile jednak:

A =– .

5 * . Pretpostavimo da tijelo mase m pomicanje od točke A točno B(Sl. 70), krećući se prvo bez trenja duž nagnute ravnine od točke A točno C, a zatim bez trenja duž horizontalne ravnine od točke C točno B. Rad sile teže na mjestu CB je nula jer je sila gravitacije okomita na pomak. Pri kretanju po kosoj ravnini rad gravitacije je:

AC = F težak l grijeh a. Jer l grijeh a = h, onda AC = Ft težak h = mgh.

Rad sile teže kada se tijelo giba po putanji ACB jednako je ACB = AC + CB = mgh + 0.

Na ovaj način, ACB = mgh.

Dobiveni rezultat pokazuje da rad sile teže ne ovisi o obliku putanje. Ovisi samo o početnom i završnom položaju tijela.

Pretpostavimo sada da se tijelo giba po zatvorenoj putanji ABCA(vidi sl. 70). Pri pomicanju tijela iz točke A točno B duž putanje ACB rad gravitacije je ACB = mgh. Pri pomicanju tijela iz točke B točno A gravitacija vrši negativan rad, što je jednako BA = –mgh. Zatim rad sile teže na zatvorenoj putanji A = ACB + BA = 0.

Rad elastične sile na zatvorenoj putanji također je jednak nuli. Doista, pretpostavimo da je opruga koja na početku nije bila deformirana rastegnuta i njezina duljina povećana za D l. Elastična sila radi A 1 = . Pri povratku u stanje ravnoteže elastična sila obavlja rad A 2 = . Ukupni rad elastične sile pri istezanju opruge i njezinom povratku u nedeformirano stanje jednak je nuli.

6. Rad sile teže i sile elastičnosti na zatvorenoj putanji jednak je nuli.

Sile čiji je rad na bilo kojoj zatvorenoj putanji jednak nuli (ili ne ovisi o obliku putanje) nazivaju se konzervativnim.

Sile čiji rad ovisi o obliku putanje nazivamo nekonzervativnim.

Sila trenja je nekonzervativna. Na primjer, tijelo se kreće iz točke 1 točno 2 prvo ravno naprijed 12 (sl. 71), a zatim isprekidanom linijom 132 . Na svakom dijelu putanje sila trenja je ista. U prvom slučaju rad sile trenja

A 12 = –F tr l 1 ,

a u drugom -

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

Odavde A 12A 132.

7. Iz predmeta fizike u 7. razredu znate da je važna karakteristika uređaja koji rade vlast.

Snaga je fizikalna veličina koja je jednaka omjeru rada i vremena za koje je izvršen:

Snaga karakterizira brzinu obavljanja rada.

Jedinica snage u SI - vat (1 W).

[N] === 1 W.

Jedinica snage je snaga pri kojoj se rad 1 J predan za 1 s .

Pitanja za samoispitivanje

1. Što se zove posao? Što je jedinica rada?

2. Kada sila vrši negativan rad? pozitivan rad?

3. Koja je formula za izračunavanje rada sile teže? elastična sila?

5. Koje se sile nazivaju konzervativnima; nekonzervativan?

6 * . Dokažite da rad sile teže i sile elastičnosti ne ovisi o obliku putanje.

7. Što se zove moć? Što je jedinica snage?

Zadatak 18

1. Dječak mase 20 kg ravnomjerno vučemo na sanjkama silom od 20 N. Uže kojim se vuku saonice zaklapa s horizontom kut od 30°. Koliki je rad elastične sile koja nastaje u užetu ako su se sanjke pomaknule 100 m?

2. Sportaš težak 65 kg skače u vodu s tornja koji se nalazi na visini od 3 m iznad površine vode. Koliki rad izvrši sila gravitacije koja djeluje na sportaša dok se kreće prema površini vode?

3. Pod djelovanjem elastične sile duljina deformirane opruge krutosti 200 N / m smanjila se za 4 cm. Koliki je rad elastične sile?

4 * . Dokažite da je rad promjenljive sile brojčano jednak površini lika omeđenog grafom ovisnosti sile o koordinati i koordinatnoj osi.

5. Kolika je vučna sila automobila ako pri stalnoj brzini od 108 km/h razvija snagu od 55 kW?

Ako sila djeluje na tijelo, tada ta sila vrši rad da pomakne to tijelo. Prije davanja definicije rada pri krivocrtnom gibanju materijalne točke razmotrite posebne slučajeve:

U ovom slučaju mehanički rad A jednako je:

A= F s cos=
,

ili A=Fcos× s = F S × s ,

gdjeF S – projekcija snaga kretati se. U ovom slučaju F s = konst, te geometrijsko značenje djela A je površina pravokutnika konstruirana u koordinatama F S , , s.

Izgradimo graf projekcije sile na smjer gibanja F S kao funkcija pomaka s. Ukupni pomak predstavljamo kao zbroj n malih pomaka
. Za male i -th pomak
posao je

ili područje osjenčanog trapeza na slici.

.

Vrijednost pod integralom će predstavljati elementarni rad na infinitezimalnom pomaku
:

- osnovni rad.

–rad s krivolinijskim kretanjem.

Primjer 1: Rad sile teže
tijekom krivocrtnog gibanja materijalne točke.

Unaprijediti kao stalna vrijednost može se uzeti iz predznaka integrala, a integral prema slici će predstavljati potpuni pomak . .

Označimo li visinu točke 1 od zemljine površine kroz , i visina točke 2 kroz , onda

Vidimo da je u ovom slučaju rad određen položajem materijalne točke u početnom i krajnjem trenutku vremena i ne ovisi o obliku putanje ili staze. Rad gravitacije na zatvorenoj putanji jednak je nuli:
.

Sile čiji je rad na zatvorenom putu jednak nuli nazivaju sekonzervativan .

Primjer 2 : Rad sile trenja.

Ovo je primjer nekonzervativne sile. Da bismo to pokazali, dovoljno je razmotriti elementarni rad sile trenja:

,

oni. rad sile trenja uvijek je negativan i ne može biti jednak nuli na zatvorenom putu. Rad izvršen u jedinici vremena naziva se vlast. Ako na vrijeme
posao je obavljen
, onda je snaga

–mehanička snaga.

Uzimanje
kao

,

dobivamo izraz za snagu:

.

SI jedinica rada je džul:
= 1 J = 1 N 1 m, a jedinica za snagu je vat: 1 W = 1 J/s.

mehanička energija.

Energija je opća kvantitativna mjera kretanja međudjelovanja svih vrsta tvari. Energija ne nestaje i ne nastaje ni iz čega: može samo prijeći iz jednog oblika u drugi. Pojam energije povezuje sve pojave u prirodi. U skladu s različitim oblicima gibanja materije, razmatraju se različite vrste energije - mehanička, unutarnja, elektromagnetska, nuklearna itd.

Pojmovi energija i rad usko su povezani jedan s drugim. Poznato je da se rad obavlja na račun rezerve energije i obrnuto, vršenjem rada moguće je povećati rezervu energije u bilo kojem uređaju. Drugim riječima, rad je kvantitativna mjera promjene energije:

.

Energija kao i rad u SI mjere se u džulima: [ E]=1 J.

Mehanička energija je dvije vrste - kinetička i potencijalna.

Kinetička energija (ili energija gibanja) određena je masama i brzinama razmatranih tijela. Promotrimo materijalnu točku koja se kreće pod djelovanjem sile . Rad te sile povećava kinetičku energiju materijalne točke
. Izračunajmo u ovom slučaju mali prirast (diferencijal) kinetičke energije:

Pri proračunu
koristeći drugi Newtonov zakon
, kao i
- modul brzine materijalne točke. Zatim
može se predstaviti kao:

-

- kinetička energija pokretne materijalne točke.

Množenje i dijeljenje ovog izraza sa
, a uzimajući u obzir da
, dobivamo

-

- odnos količine gibanja i kinetičke energije pokretne materijalne točke.

Potencijalna energija ( ili energija položaja tijela) određena je djelovanjem konzervativnih sila na tijelo i ovisi samo o položaju tijela .

Vidjeli smo da rad gravitacije
uz krivocrtno kretanje materijalne točke
može se predstaviti kao razlika između vrijednosti funkcije
uzeti u točki 1 i u točki 2 :

.

Ispada da kad god su snage konzervativne, rad tih sila je na putu 1
2 može se predstaviti kao:

.

Funkcija , koja ovisi samo o položaju tijela – naziva se potencijalna energija.

Onda za elementarni rad dobijemo

–rad je jednak gubitku potencijalne energije.

Inače, možemo reći da je rad obavljen zbog potencijalne rezerve energije.

vrijednost , jednaka zbroju kinetičke i potencijalne energije čestice, naziva se ukupna mehanička energija tijela:

–ukupna mehanička energija tijela.

U zaključku napominjemo da pomoću drugog Newtonovog zakona
, diferencijal kinetičke energije
može se predstaviti kao:

.

Diferencijal potencijalne energije
, kao što je gore spomenuto, jednako je:

.

Dakle, ako moć je dakle konzervativna sila i nema drugih vanjskih sila , tj. u tom slučaju očuvana je ukupna mehanička energija tijela.

Da bi se mogla opisati energetska svojstva gibanja, uveden je pojam mehaničkog rada. I upravo je njoj u njezinim različitim manifestacijama posvećen članak. Razumijevanje teme je i lako i prilično složeno. Autor se iskreno trudio učiniti ga što razumljivijim i razumljivijim, te se samo može nadati da je cilj postignut.

Što je mehanički rad?

Kako se zove? Ako na tijelo djeluje neka sila, a kao rezultat djelovanja te sile tijelo se giba, onda se to zove mehanički rad. Kada se pristupi sa stajališta znanstvene filozofije, ovdje se može izdvojiti nekoliko dodatnih aspekata, no članak će temu obraditi sa stajališta fizike. Mehanički rad nije težak ako dobro razmislite o riječima koje su ovdje napisane. Ali riječ "mehanički" obično se ne piše, a sve se svodi na riječ "rad". Ali nije svaki posao mehanički. Ovdje čovjek sjedi i razmišlja. Radi li to? Mentalno da! Ali je li to mehanički rad? Ne. Što ako osoba hoda? Ako se tijelo giba pod djelovanjem sile, tada je to mehanički rad. Sve je jednostavno. Drugim riječima, sila koja djeluje na tijelo vrši (mehanički) rad. I još nešto: rad je taj koji može karakterizirati rezultat djelovanja određene sile. Dakle, ako osoba hoda, tada određene sile (trenje, gravitacija itd.) vrše mehanički rad na osobi, a kao rezultat njihovog djelovanja, osoba mijenja točku svog položaja, drugim riječima, kreće se.

Rad kao fizikalna veličina jednak je sili koja djeluje na tijelo pomnoženoj s putem koji je tijelo prešlo pod utjecajem te sile iu smjeru koji ona pokazuje. Možemo reći da je mehanički rad izvršen ako su istovremeno ispunjena 2 uvjeta: na tijelo je djelovala sila, a ono se kretalo u smjeru svog djelovanja. Ali nije izvršeno ili se ne izvodi ako je sila djelovala, a tijelo nije promijenilo svoj položaj u koordinatnom sustavu. Evo malih primjera gdje se mehanički rad ne obavlja:

1. Dakle, osoba može pasti na veliku gromadu da bi je pomaknula, ali nema dovoljno snage. Sila djeluje na kamen, ali se on ne miče i ne dolazi do rada.
2. Tijelo se giba u koordinatnom sustavu, a sile su jednake nuli ili su sve kompenzirane. To se može primijetiti tijekom inercijalnog gibanja.
3. Kad je smjer u kojem se tijelo giba okomit na silu. Kada se vlak kreće duž vodoravne linije, sila gravitacije ne obavlja svoj posao.

Ovisno o određenim uvjetima mehanički rad može biti negativan i pozitivan. Dakle, ako su smjerovi i sile, te gibanja tijela jednaki, tada dolazi do pozitivnog rada. Primjer pozitivnog rada je djelovanje gravitacije na kap vode koja pada. Ali ako su sila i smjer gibanja suprotni, tada dolazi do negativnog mehaničkog rada. Primjer takve opcije je balon koji se diže i gravitacija, koja radi negativan rad. Kada je tijelo podvrgnuto utjecaju više sila, takav se rad naziva "rezultantni rad sile".

Značajke praktične primjene (kinetička energija)

Prelazimo s teorije na praktični dio. Zasebno, trebali bismo razgovarati o mehaničkom radu i njegovoj upotrebi u fizici. Kao što se mnogi vjerojatno sjećaju, sva energija tijela podijeljena je na kinetičku i potencijalnu. Kada je tijelo u ravnoteži i ne kreće se nikuda, njegova potencijalna energija jednaka je ukupnoj energiji, a kinetička energija jednaka je nuli. Kad krene kretanje, potencijalna energija se počinje smanjivati, a kinetička povećavati, ali ukupno su jednake ukupnoj energiji tijela. Za materijalnu točku, kinetička energija je definirana kao rad sile koja je ubrzala točku od nule do vrijednosti H, au obliku formule, kinetika tijela je ½ * M * H, gdje je M masa. Da biste saznali kinetičku energiju objekta koji se sastoji od mnogo čestica, morate pronaći zbroj svih kinetičkih energija čestica, a to će biti kinetička energija tijela.

Značajke praktične primjene (potencijalna energija)

U slučaju kada su sve sile koje djeluju na tijelo konzervativne, a potencijalna energija jednaka ukupnoj, tada nema rada. Ovaj postulat je poznat kao zakon održanja mehaničke energije. Mehanička energija u zatvorenom sustavu konstantna je u vremenskom intervalu. Zakon očuvanja naširoko se koristi za rješavanje problema iz klasične mehanike.

Značajke praktične primjene (termodinamika)

U termodinamici, rad koji izvrši plin tijekom širenja izračunava se integralom tlaka pomnoženim s volumenom. Ovaj pristup je primjenjiv ne samo u slučajevima kada postoji točna funkcija volumena, već i za sve procese koji se mogu prikazati u ravnini tlak/volumen. Poznavanje mehaničkog rada također se primjenjuje ne samo na plinove, već i na sve što može vršiti pritisak.

Značajke praktične primjene u praksi (teorijska mehanika)

U teorijskoj mehanici, sva gore opisana svojstva i formule razmatraju se detaljnije, a posebno su to projekcije. Ona također daje vlastitu definiciju za razne formule mehaničkog rada (primjer definicije za Rimmerov integral): granica kojoj teži zbroj svih sila elementarnog rada kada finoća particije teži nuli naziva se rad sile duž krivulje. Vjerojatno teško? Ali ništa, s teoretskom mehanikom sve. Da, i sav mehanički rad, fizika i druge poteškoće su gotovi. Dalje će biti samo primjeri i zaključak.

Mehaničke radne jedinice

SI koristi džule za mjerenje rada, dok GHS koristi ergove:

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

Primjeri mehaničkog rada

Da biste konačno razumjeli takav koncept kao mehanički rad, trebali biste proučiti nekoliko zasebnih primjera koji će vam omogućiti da ga razmotrite s mnogih, ali ne sa svih strana:

1. Kada osoba podiže kamen rukama, tada dolazi do mehaničkog rada uz pomoć mišićne snage ruku;
2. Kad vlak vozi po tračnicama, vuče ga vučna sila traktora (električna lokomotiva, dizel lokomotiva i dr.);
3. Ako uzmete pušku i opalite, tada će uslijed sile pritiska koju će stvoriti barutni plinovi biti obavljen rad: metak se pomiče duž cijevi pištolja u isto vrijeme dok se povećava brzina samog metka;
4. Postoji i mehanički rad kada na tijelo djeluje sila trenja, prisiljavajući ga da smanji brzinu kretanja;
5. Gornji primjer s kuglicama, kada se dižu u suprotnom smjeru u odnosu na smjer gravitacije, također je primjer mehaničkog rada, ali osim gravitacije, Arhimedova sila djeluje i kada se diže sve što je lakše od zraka.

Što je moć?

Na kraju, želim se dotaknuti teme moći. Rad koji sila izvrši u jednoj jedinici vremena naziva se snaga. Zapravo, snaga je takva fizikalna veličina koja je odraz omjera rada prema određenom vremenskom razdoblju tijekom kojeg je taj rad obavljen: M = P / B, gdje je M snaga, P rad, B vrijeme. SI jedinica za snagu je 1 vat. Watt je jednak snazi ​​koja izvrši rad jednog džula u jednoj sekundi: 1 W = 1J \ 1s.

Prije otkrivanja teme “Kako se mjeri rad”, potrebno je napraviti malu digresiju. Sve na ovom svijetu pokorava se zakonima fizike. Svaki proces ili pojava može se objasniti na temelju određenih zakona fizike. Za svaku mjerljivu veličinu postoji jedinica u kojoj je uobičajeno mjeriti. Mjerne jedinice su fiksne i imaju isto značenje u cijelom svijetu.

Razlog tome je sljedeći. Godine 1960. na jedanaestoj generalnoj konferenciji o utezima i mjerama usvojen je sustav mjera koji je priznat u cijelom svijetu. Ovaj sustav je nazvan Le Système International d'Unités, SI (SI System International). Taj je sustav postao osnova za definicije mjernih jedinica prihvaćene u cijelom svijetu i njihov omjer.

Fizikalni pojmovi i terminologija

U fizici se jedinica za mjerenje rada sile naziva J (Joule), u čast engleskog fizičara Jamesa Joulea, koji je dao veliki doprinos razvoju dijela termodinamike u fizici. Jedan Joule jednak je radu koji izvrši sila od jednog N (Newtona) kada se njezina primjena pomakne za jedan M (metar) u smjeru sile. Jedan N (Newton) jednak je sili mase jednog kg (kilograma) pri akceleraciji od jednog m/s2 (metar u sekundi) u smjeru sile.

Bilješka. U fizici je sve međusobno povezano, izvođenje bilo kojeg rada povezano je s izvođenjem dodatnih radnji. Primjer je kućni ventilator. Kada je ventilator uključen, lopatice ventilatora počinju se okretati. Rotirajuće lopatice djeluju na protok zraka, dajući mu usmjereno kretanje. Ovo je rezultat rada. Ali za izvršenje rada nužan je utjecaj drugih vanjskih sila bez kojih je izvršenje radnje nemoguće. To uključuje jakost električne struje, snagu, napon i mnoge druge međusobno povezane vrijednosti.

Električna struja, u svojoj biti, je uređeno kretanje elektrona u vodiču u jedinici vremena. Električna struja temelji se na pozitivno ili negativno nabijenim česticama. Zovu se električni naboji. Označava se slovima C, q, Kl (privjesak), nazvan po francuskom znanstveniku i izumitelju Charlesu Coulombu. U SI sustavu to je mjerna jedinica za broj nabijenih elektrona. 1 C jednak je volumenu nabijenih čestica koje protječu kroz presjek vodiča u jedinici vremena. Jedinica vremena je jedna sekunda. Formula za električni naboj prikazana je na donjoj slici.

Jakost električne struje označava se slovom A (amper). Amper je jedinica u fizici koja karakterizira mjerenje rada sile koja se troši za pomicanje naboja duž vodiča. U svojoj srži, električna struja je uređeno kretanje elektrona u vodiču pod utjecajem elektromagnetskog polja. Pod vodičem se podrazumijeva materijal ili rastaljena sol (elektrolit) koji ima mali otpor prolazu elektrona. Dvije fizičke veličine utječu na jakost električne struje: napon i otpor. O njima će biti riječi u nastavku. Struja je uvijek izravno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu.

Kao što je gore spomenuto, električna struja je uređeno kretanje elektrona u vodiču. Ali postoji jedno upozorenje: za njihovo kretanje potreban je određeni utjecaj. Ovaj učinak nastaje stvaranjem razlike potencijala. Električni naboj može biti pozitivan ili negativan. Pozitivni naboji uvijek teže negativnim nabojima. To je neophodno za ravnotežu sustava. Razlika između broja pozitivno i negativno nabijenih čestica naziva se električni napon.

Snaga je količina energije utrošena da se izvrši rad od jednog J (džoula) u vremenskom razdoblju od jedne sekunde. Mjerna jedinica u fizici se označava kao W (Watt), u SI sustavu W (Watt). Budući da je u pitanju električna snaga, ovdje se radi o vrijednosti električne energije utrošene za obavljanje određene radnje u nekom vremenskom razdoblju.

Neka tijelo, na koje sila djeluje, prolazi, krećući se određenom putanjom, stazom s. U tom slučaju sila ili mijenja brzinu tijela, dajući mu ubrzanje, ili kompenzira djelovanje druge sile (ili sila) koja se suprotstavlja kretanju. Djelovanje na putu s karakterizirano je veličinom koja se naziva rad.

Mehanički rad je skalarna veličina jednaka umnošku projekcije sile na smjer kretanja Fs i puta s koji prijeđe točka djelovanja sile (slika 22):

A = Fs*s.(56)

Izraz (56) vrijedi ako vrijednost projekcije sile Fs na smjer kretanja (tj. na smjer brzine) ostaje cijelo vrijeme nepromijenjena. Konkretno, to se događa kada se tijelo giba pravocrtno i sila stalne veličine sa smjerom gibanja tvori stalni kut α. Budući da je Fs = F * cos(α), izrazu (47) se može dati sljedeći oblik:

A = F*s*cos(α).

Ako je vektor pomaka, tada se rad izračunava kao skalarni produkt dva vektora i :

. (57)

Rad je algebarska veličina. Ako sila i smjer gibanja čine oštar kut (cos(α) > 0), rad je pozitivan. Ako je kut α tup (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.

Rad pri kretanju pod utjecajem sile

Ako veličina projekcije sile na smjer gibanja ne ostaje konstantna tijekom gibanja, tada se rad izražava kao integral:

. (58)

Integral ove vrste u matematici naziva se krivocrtni integral duž trajektorije S. Argument je ovdje vektorska varijabla, koja može varirati iu apsolutnoj vrijednosti iu smjeru. Ispod integrala je skalarni umnožak vektora sile i vektora elementarnog pomaka.

Jedinica rada je rad sile jednake jedan koja djeluje u smjeru kretanja, na putu jednakom jedan. U SI Jedinica za rad je džul (J), koji je jednak radu koji izvrši sila od 1 njutna na putu od 1 metra:

1J = 1N * 1m.

U CGS-u jedinica za rad je erg, što je jednako radu koji izvrši sila od 1 dina na putu od 1 centimetra. 1J = 10 7 erg.

Ponekad se koristi nesistemska jedinica kilogrammetar (kg * m). To je rad sile od 1 kg na putu od 1 metra. 1 kg*m = 9,81 J.