Delo sile za osnovno šolo

Dvigovalec uteži prime utež in jo s silo rok dvigne najprej do višine ramen. Malo počaka, nato pa jo s sunkom dvigne nad glavo. Potreboval je silo svojih rok in nog ter jo dvignil od tal do višine ramen. Nato pa še do višine iztegnjenih rok nad glavo. Dvigovalec je z dvigom uteži opravil delo.

Za opravljanje dela sta potrebni dve fizikalni količini:

Šele, ko z uporabo sile premaknemo telo, smo opravili delo.

Ko dvigovalec drži utež nad rameni ali nad glavo, ne opravi nobenega dela, čeprav mora s silo svojega telesa premagovati težo uteži. Utež se v tem trenutku ne premakne. Ker je pot enaka nič, je tudi delo enako nič.

Delo je torej delovanje sile na določeni poti.

Pri delu si lahko pomagamo tudi z električnim strojem ali napravo. Električne naprave, ki nam pomagajo pri delu, pretvarjajo električno delo v mehansko delo. To pomeni, da izkoristimo učinke električnega toka za ustvarjanje sile, s katero lahko naprava opravi delo.

V tem poglavju se bomo omejili le na delo pri premem gibanju. Predpostavimo, da na telo deluje sila. Telo se zaradi te sile premakne in opravi pot. Lahko pa že gibajočemu telesu s silo povečamo ali zmanjšamo hitrost. V obeh naštetih primerih sila opravi delo.

Zaradi sile, s katero delujemo na telo, se telo giblje. V času delovanja sile opravi telo določeno pot. Pri tem opravimo delo, ki je tem večje:

Delo je torej premo sorazmerno z uporabljeno silo in opravljeno potjo.

Oznaka za delo je črka A. Izračunamo pa ga po enačbi:

Enoto za delo dobimo s pomočjo zgornje enačbe. Množimo silo, ki jo merimo v newtonih in pot, ki jo merimo v metrih. Enota dela je torej N m (Newton meter). Tej enoti pravimo tudi Joule (izgovorimo džul) in jo označimo z J:

Smer sile glede na smer gibanja telesa je lahko različna. Razlikujemo delo:

Sila lahko deluje v smeri gibanja telesa (v smeri poti). Telo zaradi tega enakomerno pospešuje. Lahko pa vlečna sila samo premaguje silo trenja in se telo giblje enakomerno. Delo vlečne sile je v obeh primerih pozitivno, saj imata sila in pot isto smer.

Če deluje sila v obratni smeri gibanja telesa, telo zavira. Njegovo gibanje je enakomerno pojemajoče. V tem primeru sila opravi negativno delo.

Lahko pa na telo deluje več sil hkrati. Na primer:

Obe sili naj bosta enako veliki in nasprotno usmerjeni. Telo se v tem primeru giblje enakomerno. Tak primer namreč opisuje prvi Newtonov zakon. Pri tem vlečna sila opravi pozitivno delo, sila upora pa negativno delo. Njuna vsota je enaka nič.

Naj zdaj sila deluje pod poljubnim kotom glede na smer gibanja telesa. Delo opravi le tista komponenta sile, ki je vzporedna s potjo. Zato moramo silo razstaviti na dve komponenti:

Delo opravimo le tista komponenta sile, ki je vzporedna s potjo. Komponenta sile, ki je pravokotna na gibanje, ne opravi dela.

Delo in energija sta med seboj tesno povezana. Če z neko silo premaknemo telo, pravimo, da na telesu opravimo delo. S tem telesu povečamo energijo. Velja pa tudi obratno. Če ima neko telo energijo, lahko opravi delo. Energijo zato razumemo kot zmožnost opravljanja dela.

Da bi napisano misel bolje razumeli, si oglejmo dva primera.

Obe vrsti energije, kinetično in potencialno, z delom povezuje izrek o kinetični in potencialni energiji.