Nëse shtyni një libër mbi një tavolinë derisa të lëvizë, po kryeni punë mbi librin. Kur një objekt bie në sipërfaqen e tokës sepse tërhiqet nga forca e gravitetit , forca e gravitetit kryen punë mbi objektin. Anasjelltas, nëse shtyni një objekt me gjithë fuqinë tuaj derisa të djersiteni, por objekti nuk lëviz, nuk keni bërë punë mbi objektin. Në jetën e përditshme, thuhet se keni bërë punë ose punë të vështirë duke shtyrë një objekt, por sipas fizikës, nuk keni bërë punë mbi objektin sepse objekti nuk përjeton zhvendosje (objekti nuk ndryshon vend).
Puna mund të kryhet nga një forcë konstante (madhësia dhe drejtimi i forcës mbeten gjithmonë të njëjta) ose nga një forcë e ndryshueshme (madhësia dhe drejtimi i forcës ndryshojnë). Një shembull i një force me një madhësi dhe drejtim konstant është forca gravitacionale që vepron mbi një objekt pranë sipërfaqes së Tokës. Një shembull i një force me një madhësi dhe drejtim të ndryshueshëm është forca e një suste. Nëse e shtriqni një sustë, sa më shumë ta shtriqni, aq më fort e tërhiqni, prandaj madhësia e forcës nuk është konstante ndërsa susta shtrihet. Një shembull tjetër është kur një raketë lëviz në hapësirë, sa më larg të jetë nga sipërfaqja e Tokës, aq më pak forcë gravitacionale e Tokës vepron mbi raketën.
1.1 Puna e kryer nga një forcë konstante
Matematikisht, puna e ushtruar nga një forcë konstante mbi një objekt është prodhimi i zhvendosje një objekt me një forcë ose përbërës të forcës që është në të njëjtin drejtim me zhvendosjen e objektit.
Puna e bërë nga forca shtytëse (F):
W = (F)(s)(cos θ) = F s (cos 0) = F s (1) = F s
Puna e kryer nga komponenti i forcës F në drejtimin horizontal (F cos θ):
W = (F cos θ)(s)(cos 0) = (F cos θ)(s)(1) = F s cos θ
Puna e kryer nga forca kinetike e fërkimit (fk):
W = (fk cos θ)(s)(cos 180) = (fk )(s)(-1) = – fk s
Puna e kryer nga forca normale (N):
W = (N)(s)(cos 90o) = (N)(s)(0) = 0
Puna e bërë nga graviteti (w):
W = (w)(s)(cos 90o) = (w)(s)(0) = 0
Përshkrim: W = përpjekja ose puna (Xhaul), s = zhvendosja (metra), θ = këndi i formuar nga forca me zhvendosje
Në shembullin e mëparshëm, puna e kryer nga graviteti (w) ka një vlerë zero sepse drejtimi i forcës gravitacionale është pingul (duke formuar një kënd prej 90°)o) me drejtimin e zhvendosjes (drejtimin e lëvizjes) të objektit. Duhet theksuar se puna e kryer nga pesha nuk është zero nëse drejtimi i forcës gravitacionale është i njëjtë ose i kundërt me drejtimin e zhvendosjes.
Puna e ushtruar nga forca e gravitetit (w) mbi objektin në rënie të lirë në figurën a është:
W = F s (cos θ) = wh (cos 0) = wh (1) = wh = mgh
Puna e ushtruar nga forca e gravitetit (w) mbi objektin që lëviz vertikalisht lart në figurën b është:
W = F s (cos θ) = wh (cos 180) = wh (-1) = -wh = -mgh
Përshkrim: w = pesha (Njuton), h = lartësia (metra), m = masa (kg), g = nxitimi për shkak të gravitetit (metra për sekondë në katror)
Bazuar në shpjegimin e mëparshëm, mund të nxirren përfundimet e mëposhtme:
Së pari, nëse objekti nuk pëson zhvendosje, atëherë forca që vepron mbi zhvendosjen nuk kryen punë. Nëse s = 0, atëherë W = 0.
Së dytiNëse forca formon një kënd të caktuar me zhvendosjen e objektit, atëherë vetëm përbërësi i forcës në drejtim të zhvendosjes së objektit ushtron punë mbi objektin.
E treta, një forcë pingule me zhvendosjen e një objekti nuk kryen asnjë punë mbi objektin. Nëse forca është pingule me zhvendosjen, këndi i formuar është 90°oCos 90o = 0.
I katërtiPërpjekja mund të jetë pozitive ose negative. Nëse forca është në të njëjtin drejtim me zhvendosjen e objektit, këndi i formuar është 0.o atëherë forca kryen punë pozitive, anasjelltas nëse forca është në drejtim të kundërt me zhvendosjen, kështu që këndi i formuar është 180o atëherë forca kryen punë negative mbi objektin.
Puna e kryer nga një forcë konstante mbi një objekt ndërsa objekti është zhvendosur është e barabartë me sipërfaqen e hijëzuar në grafikun e forcës (F) dhe zhvendosjes (s).
Simboli për punën është W (shkronjë e madhe), ndërsa simboli për peshën është w (shkronjë e vogël). Njësia ndërkombëtare e sistemit për punën është metri i Njutonit (N m). Një emër tjetër për metrin e Njutonit është Xhauli, i shkurtuar J, i emëruar për nder të fizikanit britanik të shekullit të 19-të, James Prescott Joule.
1.2. Puna e kryer nga një forcë jo konstante
Një shembull i një force të ndryshueshme është forca e sustës. Madhësia e forcës së sustës ndryshon gjithmonë, kështu që puna e ushtruar nga forca e sustës mbi një objekt nuk mund të llogaritet duke përdorur formulën për punën e ushtruar nga një forcë konstante.
Nëse susta është e shtrirë, sa më e gjatë të jetë susta, aq më e madhe është forca e kërkuar. Po kështu, anasjelltas, sa më shumë presion të shtypet, sa më e shkurtër të jetë forca kur susta është e shtrirë, aq më e madhe është forca e kërkuar. Për sa kohë që susta është e shtypur ose e shtrirë, forca e sustës ndryshon nga 0 (x = 0) në maksimum (F = kx), kështu që forca e sustës llogaritet duke përdorur mesataren. Forca mesatare e sustës është:
F = ½ (0 + kx) = ½ kx
Puna e ushtruar nga forca e sustës mbi një objekt është:
W = F x = ½ kx2
Përshkrim: W = puna (njësitë Xhul), x = rritja e gjatësisë së sustës (njësitë metra), F = forca e sustës (njësitë Njuton).
2. Puna rezultante ose puna totale (puna e kryer nga forca totale)
Nëse ka vetëm një forcë që vepron mbi një objekt gjatë zhvendosjes së tij, atëherë puna e bërë nga forca totale është e barabartë me punën e bërë nga ajo forcë. Për shembull, kur një objekt është në rënie të lirë dhe rezistenca e ajrit injorohet, e vetmja forcë që vepron mbi objektin është graviteti.
W= Wgraviteti
Nëse mbi një objekt veprojnë disa forca ndërsa objekti është në lëvizje, atëherë puna e kryer nga forca totale është e barabartë me shumën e punës së kryer nga të gjitha forcat që veprojnë mbi objektin.
W = W1 + W2 + W3 + … + Pn
Puna e kryer nga disa forca që veprojnë mbi një objekt mund të llogaritet gjithashtu duke gjetur së pari madhësinë e forcës totale dhe më pas duke e shumëzuar atë me madhësinë e zhvendosjes.
W = (Forca rezultante)(zhvendosja) = (F rezultante)(s)
