Работа

Труд выполняется, когда энергия переходит с одного объекта на другой. Другими словами, работа происходит, когда сила действует на то, что проходит перемещение с одной позиции на другую. Силы могут изменяться в зависимости от позиции, а перемещения могут происходить по разным путям между двумя точками. Приращение работы (dW), сделанной силой через бесконечное перемещение, можно определить как скалярное произведение силы () и перемещения () векторов.

Скалярное произведение можно выразить в терминах модулей векторов и косинуса угла между ними, так как проще определить скалярное произведение словами как выражение модулей и углов. Оно также может быть выражено в терминах различных компонентов, как введено в уроке о векторах.

Из свойств векторов не важно, берёте ли вы компонент силы, параллельный перемещению, или компонент перемещения, параллельный силе - в результате получится одно и то же. Единицы работы - это единицы силы, умноженные на единицы длины; в Международной системе единиц это ньютон-метр (Н·м). В английской системе единиц единицей силы является фунт, а единицей расстояния - фут, поэтому единицей работы является фут-фунт (ft·lb).

Наиболее просто рассчитать работу, сделанную силой, которая постоянна по величине и направлению. В общем случае силы могут меняться по величине и направлению в точках пространства, а пути между двумя точками могут быть изогнутыми. Бесконечно малая работа, сделанная переменной силой, может быть выражена в терминах компонентов силы и перемещения вдоль пути. В этих случаях компоненты силы являются функциями позиции вдоль пути, а перемещения зависят от уравнений пути. Однако физическая концепция работы проста: рассчитываем работу для малых перемещений и складываем их.

Этот текст адаптирован из Openstax, University Physics Volume 1, Section 7.1: Work.