Τι είναι η μηχανική εργασία;

Στη φυσική, το μηχανικό έργο είναι η ενέργεια που μεταφέρεται προς ή από ένα αντικείμενο μέσω της εφαρμογής δύναμης κατά μήκος μιας μετατόπισης. Όταν ένα αντικείμενο κινείται από ασκούμενη δύναμη, γίνεται εργασία στο αντικείμενο. Το μέγεθος της εργασίας που γίνεται εξαρτάται από το μέγεθος της δύναμης, την απόσταση μέσω της οποίας κινείται το αντικείμενο και τη γωνία μεταξύ της δύναμης και της μετατόπισης.

Η μονάδα εργασίας του SI είναι το joule (J), που πήρε το όνομά του από τον Άγγλο φυσικό James Prescott Joule. Ένα joule εργασίας γίνεται όταν ασκείται δύναμη ενός Newton σε ένα αντικείμενο και το αντικείμενο μετατοπίζεται σε απόσταση ενός μέτρου προς την κατεύθυνση της δύναμης.

Η εργασία μπορεί να είναι θετική ή αρνητική. Η θετική εργασία γίνεται όταν η δύναμη που ασκείται σε ένα αντικείμενο το αναγκάζει να κινηθεί προς την ίδια κατεύθυνση με τη δύναμη. Αρνητική εργασία γίνεται όταν η δύναμη που ασκείται σε ένα αντικείμενο το αναγκάζει να κινηθεί προς την αντίθετη κατεύθυνση της δύναμης.

Ο τύπος για τον υπολογισμό της εργασίας είναι:

$$W =Fd\cos\theta$$

όπου:

- \(W\) είναι η εργασία που γίνεται (σε ​​joules)

- \(F\) είναι το μέγεθος της δύναμης που εφαρμόζεται (σε ​​Newton)

- \(d\) είναι η μετατόπιση του αντικειμένου (σε μέτρα)

- \(\theta\) είναι η γωνία μεταξύ της δύναμης και της μετατόπισης (σε μοίρες)

Εάν \(\θήτα =0\μοίρες\), τότε η δύναμη εφαρμόζεται στην ίδια κατεύθυνση με τη μετατόπιση και η εργασία που γίνεται είναι θετική. Εάν \(\θήτα =180\μοίρες\), τότε η δύναμη εφαρμόζεται στην αντίθετη κατεύθυνση της μετατόπισης και η εργασία που γίνεται είναι αρνητική.

Για παράδειγμα, εάν ένα άτομο σπρώξει ένα κουτί κατά μήκος του δαπέδου, η δουλειά που κάνει το άτομο είναι θετική επειδή η δύναμη που ασκείται στο κουτί το κάνει να κινείται προς την ίδια κατεύθυνση με τη δύναμη. Εάν το άτομο σπρώξει το κουτί σε έναν τοίχο, η εργασία που κάνει το άτομο είναι αρνητική επειδή η δύναμη που ασκείται στο κουτί το αναγκάζει να κινηθεί προς την αντίθετη κατεύθυνση της δύναμης.