Ако туркате книга на маса додека не се помрдне, вие вршите работа на книгата. Кога некој предмет паѓа на површината на земјата затоа што е привлечен од силата на гравитацијата , силата на гравитацијата врши работа врз предметот. Обратно, ако туркате предмет со сета сила додека не се натопите во пот, но предметот не се движи, не сте извршиле работа на предметот. Во секојдневниот живот, се вели дека сте извршиле работа или тешка работа туркајќи предмет, но според физиката, не сте извршиле работа на предметот затоа што предметот не доживува поместување (предметот не го менува местото).
Работата може да се изврши со константна сила (магнитудата и насоката на силата секогаш остануваат исти) или со променлива сила (магнитудата и насоката на силата се менуваат). Пример за сила со константна магнитуда и насока е гравитационата сила што дејствува на предмет во близина на површината на Земјата. Пример за сила со променлива магнитуда и насока е силата на пружина. Ако истегнете пружина, колку повеќе ја истегнувате, толку посилно ја влечете, затоа големината на силата не е константна додека пружината се истегнува. Друг пример е кога ракета се движи во вселената, колку подалеку е од површината на Земјата, толку помала е гравитационата сила на Земјата што дејствува на ракетата.
1.1 Работа извршена од константна сила
Математички, работата извршена од константна сила врз некој предмет е производ од поместување предмет со сила или компонента на сила што е во иста насока како и поместувањето на предметот.
Работа извршена од силата на туркање (F):
W = (F)(s)(cos θ) = F s (cos 0) = F s (1) = F s
Работата извршена од компонентата на силата F во хоризонтална насока (F cos θ):
W = (F cos θ) (s) (cos 0) = (F cos θ) (s) (1) = F s cos θ
Работа извршена од кинетичката сила на триење (fk):
W = (fk cos θ)(s)(cos 180) = (fk )(s)(-1) = – fk s
Работа извршена од нормална сила (N):
W = (N)(s)(cos 90o) = (N)(s)(0) = 0
Работа извршена од гравитацијата (w):
W = (w)(s)(cos 90o) = (w)(s)(0) = 0
Опис: W = напор или работа (Џули), s = поместување (метри), θ = агол формиран од сила со поместување
Во претходниот пример, работата извршена од гравитација (w) има вредност нула бидејќи насоката на гравитационата сила е нормална (формирајќи агол од 90°)o) со насоката на поместување (насока на движење) на предметот. Треба да се напомене дека работата што ја врши тежината не е нула ако насоката на гравитационата сила е иста или спротивна на насоката на поместување.
Работата што ја врши силата на гравитација (w) врз слободно паѓачкиот предмет на слика а е:
W = F s (cos θ) = wh (cos 0) = wh (1) = wh = mgh
Работата што ја врши силата на гравитација (w) врз објектот што се движи вертикално нагоре на сликата b е:
W = F s (cos θ) = wh (cos 180) = wh (-1) = -wh = -mgh
Опис: w = тежина (Њутн), h = висина (метри), m = маса (кг), g = забрзување поради гравитацијата (метри во секунда на квадрат)
Врз основа на претходното објаснување, може да се заклучат следниве точки:
Прво, ако предметот не доживее поместување, тогаш силата што дејствува на поместувањето не врши работа. Ако s = 0, тогаш W = 0.
ВтороАко силата формира одреден агол во однос на поместувањето на предметот, тогаш само компонентата на силата во насока на поместувањето на предметот врши работа врз предметот.
Трето, сила нормална на поместувањето на предметот не врши никаква работа на предметот. Ако силата е нормална на поместувањето, формираниот агол е 90°oКос 90o = 0.
Четврто, Напорот може да биде позитивен или негативен. Ако силата е во иста насока како и поместувањето на предметот, формираниот агол е 0o тогаш силата врши позитивна работа, обратно ако силата е во спротивна насока од поместувањето, па аголот што се формира е 180°o тогаш силата врши негативна работа врз предметот.
Работата што ја врши константна сила врз предметот додека предметот е поместен е еднаква на засенчената површина во графиконот на силата (F) и поместувањето (s).
Симболот за работа е W (голема буква), додека симболот за тежина е w (мала буква). Единицата за работа во меѓународниот систем е Њутн-метарот (N m). Друго име за Њутн-метарот е Џул, скратено J, именуван во чест на британскиот физичар од 19 век, Џејмс Прескот Џул.
1.2. Работа извршена од неконстантна сила
Еден пример за променлива сила е силата на пружината. Големината на силата на пружината постојано се менува, па затоа работата што ја врши силата на пружината врз некој предмет не може да се пресмета со помош на формулата за работа што ја врши константна сила.
Ако пружината е истегната, колку е подолга пружината, толку е поголема потребната сила. Слично на тоа, обратно, колку е поголем притисокот притиснат, колку е пократка силата кога пружината е притисната, толку е поголема потребната сила. Додека пружината е притисната или истегната, силата на пружината се менува од 0 (x = 0) до максимум (F = kx), па силата на пружината се пресметува со користење на просекот. Просечната сила на пружината е:
F = ½ (0 + kx) = ½ kx
Работата што ја врши силата на пружината врз некој предмет е:
W = F x = ½ kx2
Опис: W = работа (единици Џули), x = зголемување на должината на пружината (единици метри), F = сила на пружината (единици Њутн).
2. Резултантна работа или вкупна работа (работа извршена од вкупната сила)
Ако врз некој предмет дејствува само една сила за време на неговото поместување, тогаш работата што ја врши вкупната сила е еднаква на работата што ја врши таа сила. На пример, кога некој предмет е во слободен пад и отпорот на воздухот се игнорира, единствената сила што дејствува врз предметот е гравитацијата.
W= Wгравитација
Ако на некое тело дејствуваат неколку сили додека тоа се движи, тогаш работата што ја врши вкупната сила е еднаква на збирот на работата што ја вршат сите сили што дејствуваат на телото.
W = W1 + В2 + В3 + … + Wn
Работата извршена од неколку сили што дејствуваат на некој предмет може да се пресмета и со прво наоѓање на големината на вкупната сила, а потоа нејзино множење со големината на поместувањето.
W = (Резултантна сила)(поместување) = (резултантна F)(s)
