Что такое калькулятор работы силы?
Этот калькулятор определяет механическую работу, которую совершает постоянная сила при перемещении тела на некоторое расстояние. В физике работа — это передача энергии, происходящая, когда сила перемещает объект. Результат выражается в джоулях (Дж): один джоуль равен одному ньютон-метру.
Как пользоваться
Введите модуль приложенной силы в ньютонах (Н), расстояние, на которое перемещается тело, в метрах (м), и угол θ в градусах между вектором силы и направлением движения. Нажмите «Рассчитать», чтобы получить значение работы. Если сила направлена так же, как движение, укажите \(\theta = 0^\circ\).
Разбор формулы
Формула работы выглядит так: $$W = F \cdot d \cdot \cos(\theta)$$ Работу совершает только та составляющая силы, которая направлена вдоль движения, — именно поэтому мы умножаем на \(\cos(\theta)\). При \(\theta = 0^\circ\) косинус равен 1, и вся сила участвует в работе. При \(\theta = 90^\circ\) \(\cos(\theta) = 0\), и работа не совершается — поэтому, когда вы несёте сумку горизонтально, а она давит на вас вниз, работа равна нулю. Когда угол \(\theta\) лежит между \(90^\circ\) и \(180^\circ\), работа становится отрицательной: это значит, что сила отбирает энергию.
Пример решения
Допустим, вы толкаете ящик с силой 20 Н на расстояние 10 м под углом 60°. Тогда $$W = 20 \times 10 \times \cos(60^\circ) = 20 \times 10 \times 0{,}5 = \textbf{100 Дж}$$
Частые вопросы
В каких единицах получается результат? В джоулях (Дж) — при условии, что сила задана в ньютонах, а расстояние в метрах.
Может ли работа быть отрицательной? Да. Если угол превышает \(90^\circ\), сила противодействует движению, и работа получается отрицательной — это означает, что энергия у тела отбирается.
Зачем нужен косинус? Сила — это вектор. Работу совершает только та его составляющая, которая совпадает с направлением перемещения, и как раз её учитывает \(\cos(\theta)\).
