Сила тертя ковзання або кочення спрямована завжди протилежно швидкості, А, отже, і переміщенню тіла, тому Робота сили тертя ковзання або кочення від’ємна.

Навчаємося розв'язувати задачі

1. Горизонтальна сила 8 Н, прикладена до бруска, змушує його рухатися зі швидкістю 4 см/с. Яку роботу виконала ця сила за 15 с? Розв’язок. Скористаємося визначенням роботи: A =F · l. При цьому пройдений шлях дорівнює: l = · t. Остаточно одержуємо: A = F t.

Перевіряємо одиниці величин:

Обчислюємо роботу: А = 8 · 0,04 · 15 = 4, 8 (Дж).

Потужність характеризує швидкість виконання роботи й обчислюється за формулою:

Де N — потужність, А — виконана робота, t — проміжок часу, за який ця робота виконана.

2. Одиниця потужності

Для вимірювання потужності використовується одиниця ват (Вт). Це потужність, за якої робота в 1 Дж виконується за 1 с:

Одиниця потужності названа ватом на честь англійського винахідника Джеймса Уатта, що створив першу парову машину.

У техніці часто застосовують більші одиниці потужності — кіловат (кВт) і мегават (МВт).

Позначимо модуль швидкості , а модуль сили F. Оскільки N = A/t, a A = Fs, одержуємо:

Тобто потужність дорівнює добутку сили на швидкість.

Під час руху з постійною швидкістю сила тяги двигуна компенсує силу опору руху.

Навчаємося розв'язувати задачі

Гоночний автомобіль, маса якого 500 кг, розвиває потужність 400 кВт. З якою швидкістю рухається цей автомобіль, якщо сила тяги дорівнює вазі автомобіля?

Розв’язок. Відповідно до визначення:

З іншого боку:

Звідси одержуємо:

Перевіряємо одиниці величин:

Обчислюємо шукану швидкість:

Фізичну величину, що характеризує здатність тіла або системи тіл виконувати роботу, називають енергією.

Потенціальною енергією називають частину механічної енергії, що обумовлена взаємодією тіл або частин того самого тіла.

Оскільки тіло, підняте відносно поверхні Землі, взаємодіє з нею (притягується), то воно має потенціальну енергію Еп. Будемо вважати потенціальну енергію тіла, що лежить на поверхні Землі, рівною нулю, тоді потенціальна енергія тіла, що перебуває на висоті h, визначається роботою, яку виконає сила ваги при падінні на Землю. А робота може бути визначена за формулою А = mgh.

Виходить, у цьому випадку й потенціальна енергія буде виражатися рівністю: Еп = mgh.

Потенціальною енергією володіє будь-яке пружне деформоване тіло. Енергію стиснутих і закручених пружин використовують, наприклад, у ручних годинниках, різноманітних заводних іграшках й ін. Потенціальна енергія деформованої пружини визначається як

Кінетична енергія тіла, що рухається з деякою швидкістю, дорівнює роботі, яку треба виконати, щоб передати тілу в стані спокою таку саму швидкість.

Кінетична енергія Ек тіла масою m, що рухається зі швидкістю v, визначається формулою:

Значення кінетичної енергії залежить від вибору системи від відліку: адже кінетична енергія тіла залежить від його швидкості, а швидкість тіла в різних системах відліку різна. Якщо система відліку явно не зазначена, звичайно мають на увазі систему відліку, пов’язану із Землею.

Механічна енергія зберігається, якщо можна знехтувати тертям, тобто коли на тіло діють тільки сила ваги й сили пружності.

Це твердження називають законом збереження механічної енергії.

Помітимо, що збереження механічної енергії не означає збереження кінетичної й потенціальної енергій окремо: так, при падінні тіла його потенціальна енергія перетворюється в кінетичну, а при коливаннях маятників потенціальна й кінетична енергії неодноразово перетворюються одна в одну.

Суму потенціальної й кінетичної енергії тіла називають його поєною механічною енергією Е:

Архімед установив на досліді, що при використанні простих механізмів ми або виграємо в силі в стільки разів, у скільки разів програємо в переміщенні, або виграємо в переміщенні в стільки разів, у скільки разів програємо в силі.

Це твердження назвали «золотим правилом» механіки. Найбільш чітко його сформулював Галілей, уточнивши, що воно справедливо, коли тертям можна знехтувати.

«золоте правило» механіки є одним із проявів закону збереження енергії:

При використанні будь-якого простого механізму не можна одержати виграш у роботі.