Praca, moc, energia – wzory i teoria

Popychając wózek z zakupami, podrzucając piłkę w powietrze czy podnosząc ciężki plecak – wykonujemy pracę. Praca w fizyce jest miarą przekazanej energii pomiędzy układami fizycznymi. Wyrzucając piłkę przekazujemy jej energię, którą może ona potem wykorzystać np. rozbijając okno.

Jeżeli na ciało działa siła zewnętrzna, która powoduje przesunięcie tego ciała to mówimy, że zostaje wykonana praca mechaniczna. Pracę obliczamy ze wzoru W = F ⋅ s, mnożąc wartość siły F przez wartość przesunięcia s, jeżeli kierunki siły i przesunięcia są takie same.

Co ciekawe, niosąc plecak do szkoły lub naciskając mocno na szafę, która ani drgnie nie wykonujemy pracy. Dlaczego? Poniżej, przygotowałem dla Was podsumowanie teorii oraz najważniejsze wzory z działu: praca, moc, energia, gdzie znajdziecie odpowiedź. W tym dziale zajmujemy się pięcioma powiązanymi tematami. Są to: praca mechaniczna, moc, energia kinetyczna, energia potencjalna i zasada zachowania energii. Zaczynajmy!

Dzień dobry. Nazywam się Leszek Bober. Od 35 lat zajmuję się nauczaniem fizyki i jest to moja wielka pasja. Zapraszam Cię serdecznie do lektury tego artykułu oraz do korzystania z innych moich materiałów.

W tym artykule znajdziesz najważniejsze zagadnienia z działu praca, moc, energia:

1. Praca mechaniczna i wzór na pracę
2. Moc i wzór na moc
3. Energia kinetyczna
4. Energia potencjalna grawitacji
5. Energia potencjalna sprężystości
6. Energia mechaniczna
7. Zasada zachowania energii

1. Praca mechaniczna

Jeżeli na ciało działamy pewną siłą i siła ta powoduje przesunięcie ciała to mówimy, że została wykonana praca mechaniczna.

Wzór na pracę:

Jeżeli kierunki siły i przesunięcia są takie same, to pracę W obliczamy mnożąc wartość siły F przez wartość przesunięcia (w ruchu prostoliniowym przez drogę s).

W = F \cdot s

Uwaga na pułapkę przy rozwiązywaniu testów:

• Jeżeli kierunek siły jest prostopadły do kierunku przesunięcia lub przesunięcie wcale nie nastąpiło, to praca tej siły jest równa zero np. niosąc plecak do szkoły nie wykonujemy pracy (bo przesuwamy się w poziomie a na plecak działa siła w kierunku pionowym, przeciwdziałając sile grawitacji). Podnosząc plecak do góry wykonujemy pracę.

Przygotowujesz się do sprawdzianu lub egzaminu? Mój e-book LEKCJA FIZYKI zawiera: rozwiązania zadań krok po kroku, wymagania nauczyciela, streszczenie teorii, karty wzorów.

Jednostka pracy:

Jednostką pracy jest 1 dżul (1 J). Jeden dżul to praca wykonana przez siłę o wartości 1 N przy przesunięciu punktu przyłożenia siły o 1 m w kierunku równoległym do kierunku działania siły.

1 J  =  1 N × 1 m.

Inne jednostki pracy:

• 1 J = 0,2390 kalorii
• 1 kWh = 3,65 MJ
• 1 tona trotylu (TNT) = 4,184 GJ

2. Moc

Moc określa pracę wykonaną w ciągu jednostki czasu (1 sekundy). Możemy też bardziej ogólnie powiedzieć, że moc jest szybkością zmiany jednej formy energii na drugą. 

Wzór na moc:

Moc P obliczmy dzieląc pracę przez czas, w którym ta praca została wykonana: P = W / t, gdzie P – to moc, W – praca, t – czas.

\large P = \frac{W}{t}

Jednostką mocy jest 1 wat ( 1 W ). Urządzenie ma moc 1 wata, jeżeli wykonuje pracę 1 dżula w ciągu 1 sekundy.

Inne jednostki mocy:

• 1 kW  = 1 000 W
• 1 MW  = 1 000 000 W
• 1 kM  = 736 W

Ciało posiada energię wtedy, gdy jest zdolne do wykonania pracy. Energię wyrażamy w tych samych jednostkach co pracę.

3. Energia kinetyczna

Energię kinetyczną posiada ciało będące w ruchu względem wybranego przez nas układu odniesienia. Czytaj dalej →

Wzór na energię kinetyczną:

\large E_k = \frac{m \cdot V^2}{2}

E_k – energia kinetyczna
m – masa
V – prędkość

Zapoznaj się z przykładami i tłumaczeniem energii kinetycznej, na podstronie w całości poświęconej temu zagadnieniu.

4. Energia potencjalna grawitacji

Energię potencjalną grawitacji posiada ciało, które znajduje się na pewnej wysokości względem wybranego przez nas poziomu odniesienia. Czytaj dalej →

Wzór na zmianę energii potencjalnej grawitacji:

\Large \Delta E_p = m \cdot g \cdot h

\Delta E_p – zmiana energii potencjalna grawitacji
m – masa
g – przyspieszenie ziemskie
h – wyskość

Komplet informacji o energii potencjalnej grawitacji np. definicje, wyjaśnienie i przykłady znajdziesz na stronie w całości poświęconej temu zagadnieniu

5. Energia potencjalna sprężystości

Energię potencjalną sprężystości posiada ciało, które zostało odkształcone i samorzutnie powróci do swojego pierwotnego stanu np. naciągnięta gumka, rozciągnięta sprężyna, napięty łuk. Czytaj dalej →

6. Energia mechaniczna

Energia mechaniczna to suma energii potencjalnej i kinetycznej.

Zmiana energii mechanicznej układu jest równa pracy wykonanej przez siły zewnętrzne nad tym układem.

Układem nazywamy kilka ciał, które ze sobą wzajemnie oddziałują. Siły wzajemnego oddziaływania ciał należących do układu nazywamy siłami wewnętrznymi tego układu. Siły spoza układu nazywamy siłami zewnętrznymi.

7. Zasada zachowania energii

Jeżeli na ciało lub układ ciał nie działają siły zewnętrzne to całkowita energia mechaniczna ciała lub układu ciał nie zmienia się. Czytaj dalej →

Siłę grawitacji zaliczamy do sił zachowawczych, czyli takich co nie zmieniają całkowitej energii mechanicznej układu, ale umożliwiają wzajemną przemianę energii potencjalnej i kinetycznej.

PRZYDATNY ARTYKUŁ?
Udostępnij link innym:

Dodaj do Google Classroom