Физика · 7 класс · Раздел 7. Работа и мощность. Энергия
Механическая работа. Единицы работы
Можно вспотеть, толкая шкаф, — и не совершить ни джоуля работы. А можно легко катнуть тележку — и работа будет. Разберёмся, когда физика засчитывает работу, и посчитаем её по формуле A = F·s.
Что физики называют работой?
В обычной жизни «работа» — почти что угодно: учиться, копать грядку, решать задачи. В физике строже.
Механическая работа совершается, когда сила действует на тело и тело перемещается.
Нужны сразу два условия: есть сила и есть перемещение. Нет хотя бы одного — механической работы нет.
Толкаешь тяжёлый шкаф, напрягся, вспотел — а шкаф не сдвинулся. По жизни ты поработал, но с точки зрения физики работа равна нулю: нет перемещения — нет работы.
Нет перемещения — нет механической работы. Физика считает не усталость, а силу и перемещение.
🤔 Интерактив · Есть ли механическая работа?
Для каждой ситуации реши, совершается ли механическая работа над телом.
Мальчик держит тяжёлый рюкзак и стоит на месте.
Мальчик поднимает рюкзак с пола на парту.
Санки катятся по льду сами, мальчик их уже не касается.
Кран поднимает бетонную плиту вверх.
От чего зависит работа. Формула
Чем больше сила — тем больше работа (пустую коробку толкнуть легко, тяжёлый ящик — трудно). Чем больше путь — тем больше работа (сдвинуть стол на 10 см легче, чем протащить через комнату). Если сила направлена вдоль движения:
A = F · s
A — работа (Дж) · F — сила (Н) · s — путь (м) · работа = сила × путь
Толкаешь тележку силой 20 Н, она проехала 3 м → A = 20 · 3 = 60 Дж. Покрути ползунки и посмотри, как меняется работа:
🛒 Интерактив · Толкай тележку: A = F·s
Задай силу и путь ползунками, потом нажми «Толкнуть» — тележка проедет заданный путь, а сверху набежит работа в джоулях. Заметь: одну и ту же работу можно сделать большой силой на коротком пути или малой силой на длинном.
Сила F20 Н
Путь s3 м
A = 20 · 3 =A = 60 Дж
Единица работы — джоуль
Сила — в ньютонах (Н), путь — в метрах (м), значит работа — в ньютон-метрах. Эту единицу назвали джоулем в честь английского учёного Джеймса Джоуля.
1 Дж = 1 Н · 1 м
1 джоуль — работа силы 1 Н при перемещении тела на 1 м
Где работа равна ровно 1 Дж? (можно проверить каждую)
F = 1 Н, s = 1 м
F = 2 Н, s = 1 м
F = 0,5 Н, s = 2 м
F = 4 Н, s = 0,25 м
Работа положительная, отрицательная и нулевая
В 7 классе главный случай — сила вдоль движения. Но знак работы зависит от направления силы:
Положительная: сила помогает движению (толкаешь тележку вперёд — она едет вперёд).
Отрицательная: сила мешает движению (сила трения направлена против хода санок).
Нулевая: тело не движется, силы нет, или сила перпендикулярна перемещению.
Пример нуля: несёшь портфель по горизонтальному коридору на одной высоте. Сила рук направлена вверх, портфель движется вбок — работа силы, удерживающей портфель, в школьной модели считается равной нулю. А вот если поднимаешь портфель вверх по лестнице — работа против силы тяжести уже совершается.
➕➖ Интерактив · Какой знак у работы?
Выбирай ситуацию — увидишь ящик, его движение и силу, а также знак работы этой силы.
Работа положительная (+)
Как решать задачи на работу
Найди силу F (в ньютонах).
Найди путь s (обязательно в метрах).
Подставь в формулу A = F · s.
Запиши ответ в джоулях.
Если ищешь силу или путь — переставь формулу: F = A / s или s = A / F.
Пример
Мальчик тянет санки силой 30 Н, санки проехали 5 м. Какую работу он совершил?
A = F · s = 30 · 5 = 150 Дж.
Ответ: 150 Дж.
🎲 Интерактив · Реши сам
Новая задача каждый раз. Введи ответ и проверь. Иногда нужно найти работу, иногда силу или путь — читай внимательно!
—
Дж
Мини-опыт дома
📚 Книга, стол и «нулевая работа»
Что сделать
1) Подними книгу с пола на стол. 2) Подержи книгу неподвижно в руках. 3) Пронеси книгу по комнате на одной высоте.
Работа есть только в первом случае: книга переместилась вверх под действием силы. Держишь на месте — перемещения нет, работа нулевая (хотя рука устаёт!). Несёшь на одной высоте — сила рук вверх, движение вбок, работа этой силы в школьной модели тоже ноль. Физика считает не усталость, а силу и перемещение.
Частые ошибки
1
«Устал — значит, была работа». Нет. Можно держать груз на месте, сильно устать, но работа над ним нулевая — нет перемещения.
2
«Работа зависит только от силы». Нет: A = F·s — важен ещё и путь. Большая сила без перемещения даёт ноль.
3
«Путь можно подставлять в сантиметрах». Только в метрах! 50 см = 0,5 м, иначе джоули не получатся.
4
«Сила трения совершает положительную работу». Нет: трение направлено против движения, поэтому его работа отрицательная.
5
«Работа и мощность — одно и то же». Работа (Дж) — сколько сделано; мощность (Вт) — как быстро. Это следующая тема.
Проверь себяВопрос 1 из 10
правильных ответов из 10
Главное
Механическая работа совершается, если есть сила и перемещение тела.
Формула: A = F · s (сила вдоль движения).
Единица работы — джоуль: 1 Дж = 1 Н · 1 м.
Нет перемещения — работа равна нулю (хоть ты и устал).
Сила помогает движению — работа положительная; мешает — отрицательная.
Найти силу или путь: F = A/s, s = A/F. Путь — в метрах!
Материал подготовил: Безносов М.Н., учитель математики и физики. Объяснение адаптировано для учеников 7 класса.
{# Блок «Закрепи тему» в конце страницы темы физики.
Параметры: slug (ключ темы), dz_url (ссылка на закрепление).
Самодостаточные стили с префиксом fhw- — не зависят от CSS страницы. #}
Закрепи тему за 5 минут
6 коротких заданий: понять смысл, применить формулу, найти ошибку, сделать вывод. В конце увидишь, закреплена тема или стоит повторить.