Фізика 7 клас
Розділ 1. ПОЧИНАЄМО ВИВЧЕННЯ ФІЗИКИ
§5. ЕНЕРГІЯ
1. МЕХАНІЧНА РОБОТА
«ЗОЛОТЕ ПРАВИЛО МЕХАНІКИ»
Як стародавні єгиптяни, будуючи свої колосальні піраміди, піднімали на величезну висоту такі важенні кам’яні блоки, що їх тяжко було навіть зрушити?
Для їх підняття використовували, наприклад, важелі. Важелями користувалися й стародавні греки, коли вони будували свої величезні храми.
ПРОВЕДЕМО ДОСЛІД
Переконаємося, що за допомогою важеля насправді можна отримати значний виграш у силі. Покладіть на коротке плече важеля важку книгу — і ви зможете підняти її, натиснувши на довге плече мізинцем (рис. 5.1)!
Однак виграш у силі завжди супроводжується програшем у переміщенні.
Наприклад, якщо вантаж, прикріплений до короткого плеча важеля, піднімають, прикладаючи до довгого плеча важеля силу, що в 10 разів менша за вагу цього вантажу, то довге плече важеля треба опустити вниз на відстань, що в 10 разів більша за висоту, на яку підніметься вантаж.
Цей і подібні досліди свідчать, що, використовуючи будь-які прості механізми, ми виграємо в силі саме в стільки разів, у скільки разів програємо в переміщенні.
Це відкриття, зроблене ще стародавніми греками, виявилося настільки важливим, що згодом його назвали «золотим правилом механіки».
МЕХАНІЧНА РОБОТА
Із золотого правила механіки випливає: якщо не враховувати тертя, добуток сили на переміщення однаковий для кожної із сил, що діють на плечі важеля. Завдяки цьому ввели фізичну величину, яку назвали механічною роботою. У подальшому заради простоти ми обмежимося випадком, коли напрямок сили збігається з напрямком переміщення. У такому разі
механічна робота дорівнює добутку сили на переміщення1.
Механічну роботу позначають літерою A.
Якщо сила спрямована вздовж переміщення, робота сили A = Fs, де F — модуль сили, а s — модуль переміщення.
Одиницю роботи в SI назвали джоуль (Дж) на честь англійського фізика Джеймса Прескотта Джоуля. Один джоуль — це робота, яку виконує сила в 1 Н, переміщуючи тіло на 1 м у напрямку дії сили, тобто 1 Дж = 1 Н • 1 м.
1 Як випливає з визначення, механічна робота — це робота сили. Коли кажуть про роботу тіла або системи тіл, завжди мають на увазі роботу сили, що діє з боку цього тіла або системи тіл.
Наприклад, піднімаючи повне відро води, ви прикладаєте силу, що дорівнює приблизно 100 Н. Отже, піднімаючи відро на висоту 1 м, ви виконуєте роботу, що дорівнює приблизно 100 Дж.
Механічну роботу часто називають просто роботою, однак її не слід плутати з роботою в повсякденному значенні цього слова. Ми ще розповімо про це в розділі «Хочеш дізнатися більше?».