5.1. Darbs un enerģija

No mehānikas viedokļa darbu veic tikai tad, kad pieliktā spēka iedarbībā ķermenis pārvietojas.

Lai paveiktu darbu, ķermenim nepieciešama enerģija. Veiktais darbs ir vienāds ar enerģijas izmaiņu. Darbu mēra enerģijas mērvienībās – džoulos. 1 J = 1 N · 1 m. Patērējot vienu džoulu lielu enerģiju, vienu ņūtonu liels spēks spēj pārvietot ķermeni viena metra attālumā.

Darbs, ko veic nemainīgs spēks, ir vienāds ar spēka, pārvietojuma moduļa un leņķa (kuru veido spēka un pārvietojuma vektori) kosinusa reizinājumu:

A = F · s · cosa, kur

A – veiktais darbs; F – spēks, kas veic darbu; s – veiktais pārvietojums;   α – leņķis.

1. att. Spēks ar kustības virzienu veido leņķi α.

2. att. Spēka veiktais darbs ir atkarīgs no leņķa α.
Ja α < 90°, tad A > 0
Ja α > 90°, tad A < 0
Ja α = 90°, tad A = 0

Spēka veikto darbu var ērti aprēķināt izmantojot grafisko paņēmienu. Uz vertikālās ass atliek spēku F, bet uz horizontālas ass pārvietojumu s. Spēka veiktais darbs skaitliski ir vienāds ar laukumu, kuru ierobežo spēka grafiks, spēka un pārvietojuma asis un palīgtaisne.

3. att. Grafiskais paņēmiens darba A noteikšanai, ja spēks F ir nemainīgs.

4. att. Grafiskais paņēmiens darba A noteikšanai, ja spēks F mainās vienmērīgi.