Механическая работа. Консервативные и неконсервативные силы.

Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы.

Работой A, совершаемой постоянной силой называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла α между векторами силы   и перемещения :

A= Fs cos α

Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж).

Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 Н на перемещении 1 м в направлении действия силы.

Если проекция  силы  на направление перемещения не остается постоянной, работу следует вычислять для малых перемещений и суммировать результаты:

Это сумма в пределе (Δsi → 0) переходит в интеграл.

Графически работа определяется по площади криволинейной фигуры под графиком Fs(x).

Если к телу приложено несколько сил, то общая работа всех сил равна алгебраической сумме работ, совершаемых отдельными силами, и равна работе равнодействующей приложенных сил.

Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью. Мощность N – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа:

В Международной системе (СИ) единица мощности называется ватт (Вт). Ватт равен мощности силы, совершающей работу в 1 Дж за время 1 с.

Силы, работа которых не зависит от формы траектории, а зависит только от начального и конечного положения движущегося тела, называются консервативными (или потенциальными). Работа консервативных сил по замкнутой траектории равна нулю. Системы в которых действуют только эти силы называют консервативными. Сила тяготения и сила упругости являются консервативными силами.

Силы, работа которых зависит от формы траектории называются неконсервативными. Сила трения является неконсервативной силой.