Механикалық жұмыс

Механикалық жұмыс — күштің түсірілген нүктесінің орын ауыстыру бағытына проекциясының осы орын ауыстыру шамасына көбейтіндісіне тең күш әсерінің өлшемі.

Біз қоршаған ортада қандай да бір күшпен (тартылыс, серпімділік, тебіліс т.б.) біріне-бірі әсер етуші денелерді кездестіреміз. Сонда денелер тек күштердің әсерінен орын ауыстырады. Олай болса, күштердің денелердің орын ауыстыруымен байланысты әсеріне сипаттама беру қажет болады. Механикада мұндай сипаттамаға физикалық шама алынады және күштің орын ауыстыру бойымен бағытталған құраушысы неғұрлым көп, әрі күш түскен нүкте алысырақ жылжыса, онда ол шама соғұрлым үлкен болады. Бұл шама физикада жұмыс деп аталады.

$A=Fs\cos \alpha \,\!$

Түзу сызықты қозғалыс кезінде күш тұрақты және орын ауыстыру бойымен бағытталған жағдайда (9-сурет) жұмыс күші мен оның түскен нүктесінің орын ауыстыруының көбейтіндісіне пропорционал болады, яғни $A=kF_{s}s$, мұндағы k - пропорционалдық коэффициент, бұдан $F_{s}=Fcos\alpha$ және k=1 десек, онда сонымен жұмыс шамасы сан жағынан F күшінің, күш түскен нүктенің s орын ауыстыруының және күш бағыты мен орын ауыстыру арасындағы α бұрышы косинусының көбейтіндісіне тең болады. Жұмыс күш пен орын ауыстыру векторларының скалярлық көбейтіндісіне тең болғандықтан, скаляр шама болып табылады.

Егер де күш бағыты мен дененің орын ауыстыруының арасындағы бұрыш сүйір [α <900) болса, онда Fscosα көбейтіндісі оң болады да , F күші оң жұмыс жасайды, яғни А>0, егер күш бағыты мен дененің орын ауыстыруының арасындағы бұрыш доғал [900< α <1800) болса, онда күштің жасаған жұмысы теріс болады, яғни А<0. Бұл кезде күш теріс жұмыс жасамайды, керісінше жұмыс түсірілген күшке қарсы, істелінеді дейді. Егер күш пен орын ауыстырудың арасындағы бұрыш α =900 болса, онда cos α=0 де жұмыс жасалмайды.

Енді жұмыстың өлшем бірліктерін қарастырайық. Бірліктердің халықаралық жүйесінде жұмыс өлшеміне 1 Джоуль алынады, яғни күш бағыты мен орын ауыстырудың бағыты сәйкес келетін болса, онда 1Дж = 1Н /1м болады.

Жолдың едәуір бөлігіндегі (қозғалыс қисық сызықты) айнымалы күштің жұмысы, жолдың жеткілікті аз бөлігіндегі элементар жұмыстардың қосындысы болып табылатынын түсіндіру керек, мұнда күш пен α бұрышы тұрақты деп алынады:

Онда жолда шексіз аз элементтерге бөлгенде жұмыс интегралмен анықталады:

Жұмыстың графигі Fs (s) 10-суреттегі фигураның ауданымен сипатталады.