Произведение пути и силы

При использовании простейших механизмов происходит выигрыш в силе, почти равный проигрышу в пути. На примере рычага видно, что равновесие достигается, когда произведение силы и длины плеча с одной стороны равно произведению силы и длины плеча с другой стороны. При этом сами силы и длины плеч могут быть какими угодно, главное, чтобы их произведения были равными. То есть ни один простой механизм не дает выигрыша, если рассматривать произведение пути и силы.

Произведение силы на пройденный телом под действием этой силы путь принято называть механической работой:

A = Fs

Эта формула подходит только для случаев, когда тело движется в направлении действия силы. В других случаях формула может отличаться. Например, если тело движется по поверхности, и на него действует сила трения, которая направлена в противоположную сторону, то работа будет отрицательна:

A = –Fs

Если хотя бы одна из величин (F или s) будет равна нулю, значит работа также будет равна нулю, независимо от того, чему равна другая величина. Если, например, вы пытаетесь поднять тяжелый груз, прикладывая все свои силы, но не можете его даже оторвать от земли, значит, вы не совершаете никакой работы, так как s = 0. Или если в космическом пространстве летит по инерции какой-либо тело, на которое не действует никакая сила, то работа также будет равна нулю, так как F = 0.

Единицей измерения работы в системе СИ является джоуль (Дж). Работа, которая совершается силой в 1 Н, и при этом тело, к которому прикладывается эта сила проходит путь, равный 1 м, равна 1 Дж. Таким образом, 1 Дж = 1 Н * 1 м.

Работу можно вычислить, зная пройденный телом путь и приложенную для этого силу. Например, если тело было перемещено на 5 м, и при этом постоянно прикладывалась сила в 20 Н, то работа составит 100 Дж.