Эгер сиз китепти үстөлдүн үстүнө жылганча түртсөңүз, анда сиз китептин үстүндө иш аткарып жатасыз. Бир нерсе күч менен тартылып, жер бетине түшкөндө тартылуу күчү Жердин тартылуу күчү объектке жумуш аткарат. Тескерисинче, эгер сиз объектти тердегенче бардык күчүңүз менен түртсөңүз, бирок объект кыймылдабаса, анда сиз ага эч кандай жумуш жасаган жоксуз. Күнүмдүк жашоодо сиз объектти түртүү үчүн жумуш жасадыңыз же көп иштедиңиз деп айтылат, бирок физика боюнча, сиз объекттин үстүнө эч кандай жумуш жасаган жоксуз, анткени объект кыймылдаган жок (ал кыймылдаган жок).
Usaha туруктуу күч (күчтүн чоңдугу жана багыты ар дайым бирдей бойдон калат) же өзгөрүлмө күч (күчтүн чоңдугу жана багыты өзгөрөт) менен жасалышы мүмкүн. Туруктуу чоңдугу жана багыты бар күчтүн мисалы - Жер бетине жакын жердеги нерсеге таасир этүүчү тартылуу күчү. Туруктуу чоңдугу жана багыты бар күчтүн мисалы - пружинанын күчү. Эгер сиз пружинаны канчалык көп сунсаңыз, ошончолук катуу тартасыз, ошондуктан пружинаны канчалык көп сунсаңыз, күчтүн чоңдугу пружинаны канчалык көп сунсаңыз, ошончолук катуу тартасыз, ошондуктан күчтүн чоңдугу пружинаны канчалык көп сунса, ошончолук туруктуу болбойт. Дагы бир мисал, ракета космоско жылып баратканда, ал Жердин бетинен канчалык алыс болсо, ракетага таасир этүүчү Жердин тартылуу күчү ошончолук аз болот.
1.1 Туруктуу күч тарабынан аткарылган жумуш
Математикалык жактан алганда, бир нерсеге туруктуу күч тарабынан жасалган жумуш төмөнкүнүн көбөйтүндүсү болуп саналат жылышуу объекттин жылышуусу менен бир багытта болгон күч же күч компоненти бар нерсе.
Түртүү күчүнүн (F) аткарган иши:
W = (F)(s)(cos θ) = Fs (cos 0) = Fs (1) = Fs
F күчүнүн компонентинин горизонталдык багытта (F cos θ) аткарылган иши:
W = (F cos θ)(s)(cos 0) = (F cos θ)(s)(1) = F s cos θ
Кинетикалык сүрүлүү күчү (fk) тарабынан аткарылган жумуш:
W = (fk cos θ)(s)(cos 180) = (fk )(s)(-1) = – fk s
Нормалдуу күч менен аткарылган жумуш (Н):
W = (N)(s)(cos 90)o) = (N)(s)(0) = 0
Тартылуу күчү менен аткарылган жумуш (w):
W = (w)(s)(cos 90)o) = (w)(s)(0) = 0
Сүрөттөмө: W = күч же жумуш (Джоуль), s = жылышуу (метр), θ = жылышуу менен күчтүн таасири менен пайда болгон бурч
Мурунку мисалда, аткарылган иш тартылуу күчү (w) нөлгө барабар, анткени тартылуу күчүнүн багыты перпендикуляр (90° бурчту түзөт)o) нерсенин жылышуу багыты (кыймыл багыты) менен. Эгерде тартылуу күчүнүн багыты жылышуу багыты менен бирдей же карама-каршы болсо, салмактын аткарган иши нөлгө барабар эмес экенин белгилей кетүү керек.
а-сүрөттө көрсөтүлгөн эркин түшкөн нерсеге тартылуу күчү (w) тарабынан аткарылган жумуш төмөнкүдөй:
W = F s (cos θ) = wh (cos 0) = wh (1) = wh = mgh
b сүрөттөгү вертикалдуу өйдө карай кыймылдаган нерсеге тартылуу күчү (w) тарабынан аткарылган жумуш төмөнкүдөй:
W = F s (cos θ) = wh (cos 180) = wh (-1) = -wh = -mgh
Сүрөттөмө: w = салмак (Ньютон), h = бийиктик (метр), m = масса (кг), g = тартылуу күчүнөн улам ылдамдануу (секундасына метр квадрат)
Мурунку түшүндүрмөгө таянып, төмөнкү тыянактарды чыгарууга болот:
Алгачкы, эгерде объект жылышууну сезбесе, анда жылышууга таасир этүүчү күч жумуш аткарбайт. Эгерде s = 0 болсо, анда W = 0.
ЭкинчиЭгерде күч нерсенин жылышына белгилүү бир бурч түзсө, анда күчтүн нерсенин жылыш багытындагы компоненти гана нерсеге таасир этет.
Үчүнчү, нерсенин жылышуусуна перпендикуляр күч нерсеге эч кандай жумуш аткарбайт. Эгерде күч жылышууга перпендикуляр болсо, пайда болгон бурч 90° болот.oКос 90o = 0.
Төртүнчү, Күч оң же терс болушу мүмкүн. Эгерде күч объекттин жылышы менен бир багытта болсо, пайда болгон бурч 0гө барабар.o анда күч оң жумуш аткарат, тескерисинче, эгер күч жылышууга карама-каршы багытта болсо, анда пайда болгон бурч 180 градуска барабар болот.o анда күч нерсеге терс жумуш аткарат.
Нерсе жылышуу учурунда ага туруктуу күч тарабынан жасалган жумуш күч (F) жана жылышуу (s) графигиндеги боёлгон аянтка барабар.
Жумушту билдирген символ W (баш тамга), ал эми салмакты билдирген символ w (кичине тамга). Жумушту билдирген эл аралык системалык бирдик - Ньютон метри (N · m). Ньютон метринин дагы бир аталышы - Джоуль, кыскартылган J, ал 19-кылымдагы британиялык физиги Джеймс Прескотт Джоулдун урматына коюлган.
1.2. Туруктуу эмес күч тарабынан аткарылган жумуш
Өзгөрмө күчтүн бир мисалы - пружиналык күч. Пружиналык күчтүн чоңдугу дайыма өзгөрүп турат, андыктан пружиналык күчтүн нерсеге жасаган ишин туруктуу күчтүн жасаган ишин эсептөө формуласын колдонуу менен эсептөөгө болбойт.
Эгерде пружина чоюлса, пружина канчалык узун болсо, ошончолук көп күч талап кылынат. Ошо сыяктуу эле, тескерисинче, басым канчалык көп болсо, пружина канчалык кыска болсо, ошончолук көп күч талап кылынат. Пружина басылганда же чоюлганда, пружина күчү 0дөн (x = 0) максимумга (F = kx) чейин өзгөрөт, ошондуктан пружина күчү орточо маанини колдонуу менен эсептелет. Пружина күчү орточо:
F = ½ (0 + kx) = ½ kx
Пружина күчүнүн бир нерсеге жасаган жумушу:
W = F x = ½ kx2
Сүрөттөмө: W = жумуш (бирдик Джоуль), x = пружинанын узундугунун көбөйүшү (бирдик метр), F = пружинанын күчү (бирдик Ньютон).
2. Натыйжалуу жумуш же жалпы жумуш (жалпы күч менен аткарылган жумуш)
Эгерде объект жылышуу учурунда ага бир гана күч таасир этсе, анда жалпы күчтүн аткарган иши ошол күчтүн аткарган ишине барабар. Мисалы, объект эркин кулап түшкөндө жана абанын каршылыгы эске алынбаганда, объектке таасир этүүчү жалгыз күч - бул тартылуу күчү.
W= Wтартылуу күчү
Эгерде нерсе кыймылдап турганда ага бир нече күч таасир этсе, анда жалпы күчтүн аткарган иши нерсеге таасир эткен бардык күчтөрдүн аткарган жумушунун суммасына барабар.
W = W1 + В2 + В3 + … + Wn
Нерсеге таасир этүүчү бир нече күчтөрдүн аткарган жумушун алгач жалпы күчтүн чоңдугун таап, андан кийин аны жылышуунун чоңдугуна көбөйтүү менен да эсептөөгө болот.
W = (Келишимдик күч)(жылышуу) = (келишимдик күч)(лар)
