Praca, moc, energia

Wstęp do działu

Dotąd opisywaliśmy ruch i siły: jak szybko jedzie rower, która siła go pcha, co się dzieje, gdy siły się równoważą. Teraz dochodzi trzecie, bardzo praktyczne pytanie: ile wysiłku kosztuje taki ruch — i jak szybko ten wysiłek się zużywa.

W fizyce „wysiłek" ma dwa precyzyjne imiona. Praca mówi, ile energii przekazała siła, gdy ciało się przesunęło. Moc mówi, jak szybko ta praca została wykonana. A energia to zapas: to, co ciało ma, i z czego może wykonać pracę. Piłka na półce, rozciągnięta guma, rozpędzony wózek — każdy z nich „coś ma". To „coś" da się policzyć, porównać i — co najważniejsze — nie ginie, tylko zmienia postać.

Ten dział stoi na schodach, windzie, wiadrze wyciąganym ze studni i zjeżdżalni na placu. Wzory są krótkie. Pułapki siedzą w języku: „pracuję", gdy trzymam torbę nieruchomo — mięśnie się męczą, ale fizyczna praca nad torbą wynosi zero. Nauczysz się tego rozróżnienia, zanim przejdziemy do ciepła w dziale 5.

Mapa pojęć działu

                    PRACA, MOC, ENERGIA
                            |
        ┌───────────┬───────┴────────┬──────────────┐
      PRACA         MOC           ENERGIA        ZACHOWANIE
    W = F · s     P = W / t         |            ENERGII
    (siła zgodna                  kinetyczna     E_k + E_p
     z drogą)                     E_k = ½mv²     = const
    W = 0, gdy                    potencjalna    (bez tarcia)
    s = 0 albo                    grawitacji
    F ⊥ s                         E_p = mgh
         |                        sprężystości
      dżul (J)                    (jakościowo)
         |                            |
      praca = zmiana energii ciała
                            |
              z tarciem: część energii → ciepło (dział 5)

Jednostki w tym dziale

• 4.1 Praca mechaniczna — dżul; kiedy praca wynosi zero
• 4.2 Moc — wat i kilowat; ta sama praca, różny czas
• 4.3 Energia kinetyczna i potencjalna — praca jako zmiana energii
• 4.4 Zasada zachowania energii — zjeżdżalnia bez tarcia i z tarciem

---