• Co je mechanická práce?
• Charakteristika mechanické práce
• Vzorec mechanické práce
• Druhy mechanické práce
• Ukázky mechanických prací

Vysvětlíme, co je mechanická práce ve fyzice, její vlastnosti a vzorec pro její výpočet. Také jaké typy existují a příklady.

Mechanická práce je množství energie přenesené na těleso silou.

Co je mechanická práce?

v fyzickýa konkrétněji v větev z mechanika, znamená mechanickou práci (nebo jednoduše pracoval) na akci a síla na těle v klidu hnutítak, aby se vyrobilo a přemístění v těle úměrně k Energie investoval do síly, která jím pohybuje. Jinými slovy, mechanická práce je množství energie přenesené na těleso silou, která na něj působí.

Mechanická práce je velikost skalární, který se obvykle měří v Mezinárodní systém (SI) přes jouly nebo jouly (J) a je reprezentován písmenem W (z angl práce, "Fungovalo"). Navíc často mluvíme o pozitivní nebo negativní práci podle toho, zda síla přenáší energii na objekt (pozitivní práce) nebo ji odečítá (negativní práce). Tak například, kdo hází míčem, koná pozitivní práci, zatímco kdo jej chytí, vykonává negativní práci.

Charakteristika mechanické práce

Mechanická práce se vyznačuje:

• Je to skalární velikost, která se měří v joulech (tj. kilogramech na metr čtvereční děleno druhou druhou mocninou) a je reprezentována písmenem W.
• Závisí přímo na síle, která to způsobuje, takže aby došlo k mechanické práci na tělese, musí na něj působit mechanická síla po definované dráze.
• V současném jazyce se termín „práce“ používá k definování mechanické činnosti, jejíž výkon spotřebovává množství energie.
• Přenos teplo (kalorická energie) se nepovažuje za formu práce, i když spočívá v přenosu energie.

Vzorec mechanické práce

Nejjednodušší vzorec pro výpočet práce tělesa, které se pohybuje silou, je obvykle následující:

W = F x d

kde W je vykonaná práce, F je síla působící na těleso a D je vzdálenost posunutí, kterou těleso utrpělo.

Síla a vzdálenost jsou však obvykle považovány za vektorové veličiny, které vyžadují určitou orientaci v prostoru. Výše uvedený vzorec lze tedy přeformulovat tak, aby zahrnoval takovou orientaci, a to následovně:

W = F x d x cos𝛂

kde kosinus alfa (cos𝛂) určuje úhel mezi směrem, ve kterém působí síla, a směrem, kterým se v důsledku toho objekt pohybuje.

Druhy mechanické práce

Negativní práce nastane, když aplikovaná síla vzdoruje pohybu, který objekt přinášel.

Mechanická práce může být tří typů, podle toho, zda přidává, ubírá nebo udržuje hladinu energie v pohybujícím se těle. Můžeme tedy mluvit o:

• Pozitivní práce (W > 0). Vyskytuje se, když síla přispívá energií k danému objektu a vytváří posunutí ve stejném směru, ve kterém byla síla aplikována. Příkladem toho může být hráč golfu, který udeří do míče holí a nechá ho letět několik metrů, nebo hráč baseballu, který odpálí míček v pohybu, čímž změní dráhu, kterou měl.
• Nulová práce (W = 0). Dochází k němu, když aplikovaná síla nevyvolává žádné posunutí v objektu, i když v procesu spotřebovává energii. Příkladem toho může být člověk, který tlačí velmi těžký kus nábytku, aniž by se pohnul o palec.
• Negativní práce (W < 0).Dochází k němu, když aplikovaná síla odečítá energii z dotyčného předmětu, bráníce pohybu, který předmět již přinesl, nebo snižuje jeho posunutí. Příkladem toho by byl hráč baseballu, který chytí míč hozený jiným, čímž mu zabrání pokračovat v jeho trajektorii; nebo člověk, který stojí před předmětem padajícím z kopce, a přestože jej nedokáže úplně zastavit, dokáže jeho pád zpomalit.

Ukázky mechanických prací

Některé příklady mechanické práce jsou:

• Ve fotbalovém zápase rozhodčí trestá a Lionel Messi vykopne míč směrem k bráně silou 500 N, takže se posune asi o 15 metrů, aniž by se dotkl země. Kolik práce jsi dal, abys dal ten gól?

Odpověď: použitím vzorce W = F x d máme, že Messi vykonal práci 500 N x 15 m, tedy práci ekvivalentní 7500 J.

• Vlak míří plnou rychlostí na jih a míří k autu uvízlému na kolejích. Superhrdina, který si uvědomuje nebezpečí, se rozhodne postavit před lokomotivu a zastavit její postup. Když vezmeme v úvahu, že vlak s sebou nese sílu 20 000 N, že superhrdina je nezranitelný a lokomotiva je 700 metrů od uvězněného vozu, kolik práce musí superhrdina vynaložit, aby ho zastavil?

Odpověď: Vzhledem k tomu, že brzdění lokomotivy vyžaduje minimálně 20 000 N v opačném směru a superhrdina by chtěl ponechat mezi lokomotivou a uvězněným vozem mezeru alespoň 2 metry, víme, že musí vyvinout práci rovnající se 20 000 N x 698 m, tedy negativní dílo 13 960 000 J.