Mechanická práca a výkon

Prečo si unavenejší, keď vynesieš debnu po schodoch rýchlo, aj keď práca je tá istá?

Čo sa naučíš

Vypočítam W = F·s·cos φ.
Vypočítam výkon P = W/t.

Experiment

Sila 20 N po dráhe 2 m v tom istom smere vykoná 40 J. Za 4 s je výkon 10 W. Pri uhle 90° je práca nula, lebo sila dráhe nepomáha.

Načítavam simuláciu…

Vyskúšaj

Akú prácu vykoná 20 N na 2 m?

Overiť 40 J a výkon 10 W.

Nastav silu 20 N, dráhu 2 m, uhol 0° a čas 4 s.
Prečítaj prácu.

Aká je práca?

40 J10 J

Práca je 40 J.

Overenie pochopenia

Aký je výkon, keď sa vykoná 500 J za 25 s?

Sila kolmá na posun koná prácu:

Vysvetlenie

Kolmá sila, napríklad nosenie tašky po rovine, má uhol 90° a prácu 0 J. Tiaž tašky prácu nekoná, kým taška nestúpa. Výkon rastie, keď tú istú prácu vykonáš v kratšom čase.

Mechanická práca je prenos energie silou. Do súčinu patrí len zložka sily v smere posunu, preto je tam kosínus uhla. Joule je newton krát meter pri posune, nie moment páky. Výkon v wattoch hovorí, ako rýchlo sa práca koná. Rýchly výstup po schodoch má väčší výkon, práca proti tiaži môže byť rovnaká.

Pojmy

Mechanická práca: Súčin sily, dráhy a kosínusu uhla medzi nimi.
Výkon: Práca vykonaná za jednotku času.

Príklad

Zdvih 10 kg o 2 m na Zemi je práca približne 196 J. Ak trvá 4 s, výkon je približne 49 W.

Čo sa často mýli

Nosenie tašky v konštantnej výške nie je práca tiaže.
Watt nie je jednotka práce.

Čo model zjednodušuje

Sila je stála. Trenie a zmena rýchlosti v tomto režime nie sú. Energia príde v ďalšej lekcii.

Vzorce