§ 50. Механическая работа. Единицы работы

Электровоз ведёт по рельсам длинный состав (рис. 1). Он прикладывает к вагонам силу тяги, и поезд под действием этой силы проходит десятки километров. Про такой случай физик скажет: локомотив совершает механическую работу. Чтобы работа совершалась, нужны сразу две вещи — приложенная к телу сила и перемещение тела в ту сторону, куда эта сила направлена. Стоит пропасть любому из двух условий — исчезнет и работа.

Определение. Механическая работа A — это физическая величина, которая показывает результат действия силы на движущееся тело. Она равна произведению модуля постоянной силы на длину пути, пройденного телом вдоль направления этой силы: A = F * s, где A — механическая работа (Дж), F — постоянная сила, приложенная к телу (Н), s — путь, пройденный телом вдоль линии действия силы (м).

Из основной записи получаются ещё две. Когда известны работа и путь, силу находят делением: F = A / s. Когда известны работа и сила, тем же делением находят путь: s = A / F. Вторая запись особенно удобна при подъёме груза: путь тела тогда совпадает с высотой подъёма h, и высоту считают как h = A / F.

Судоподъёмник вынимает яхту из воды и поднимает её над причалом (рис. 2). Обрати внимание на тросы: они тянут судно вверх — туда же, куда оно движется, поэтому работа силы упругости тросов положительна. Чем тяжелее яхта, тем большую силу приходится развивать механизму и тем больше получается работа.