Работа внешней силы
Работа внешней силы — это энергия, переданная системе действием силы извне. Она равна изменению энергии системы: если внешняя сила совершает положительную работу, энергия увеличивается, а если отрицательную — уменьшается.
Формула и смысл
Если внешняя сила постоянна, а перемещение направлено под углом \(\alpha\) к силе, её работа вычисляется так же, как работа силы: \(A_{\text{внеш}}=Fs\cos\alpha\). Для системы в целом удобнее использовать энергетическую жазба:
В механике \(E\) может включать кинетическую и потенциальную энергии. Например, при подъёме тела внешняя сила совершает работу, увеличивая его потенциальную энергию. При наличии трения часть работы превращается во внутреннюю энергию, поэтому нужно учитывать полную энергию системы.
Тележку тянут горизонтальной силой \(F=20\,\text{Н}\) на расстояние \(s=3\,\text{м}\) в направлении движения. Работа внешней силы равна \(A=Fs=20\cdot3=60\,\text{Дж}\). Если трением пренебречь, механическая энергия тележки увеличится на \(60\,\text{Дж}\).
Работа внешней силы не всегда равна изменению только кинетической энергии. Если изменяется высота тела, учитывается потенциальная энергия; при трении часть энергии переходит во внутреннюю. Для замкнутой системы применяют закон сохранения энергии в механике, а работа внешних сил связывает изменение энергии системы с воздействием извне.
Внешняя сила совершила над системой работу \(-40\,\text{Дж}\). Как изменилась её полная энергия?
Главное
- Работа внешней силы равна изменению полной энергии системы: \(A_{\text{внеш}}=\Delta E\).
- Для постоянной силы \(A=Fs\cos\alpha\); единица работы — джоуль.
- При расчётах учитывайте кинетическую, потенциальную и внутреннюю энергию, если она изменяется.