Работа и мощность

Содержание и основные понятия

← Вернуться к оглавлению
Alterna · физика · 4.1
Работа и мощность
Механическая работа, мощность, единицы
Что такое работа в физике? Это не просто труд — это произведение силы на путь. А мощность — это скорость совершения работы. Почему автомобиль мощнее лошади?
ФГОС · 7 класс
ФОП · базовый
01
Механическая работа
Когда мы говорим, что совершена работа?
Механическая работа
Механическая работа
— это физическая величина, равная произведению силы на путь, пройденный телом под действием этой силы.
A = F · s
где F — сила (Н), s — путь (м). Единица:
джоуль (Дж)
. 1 Дж = 1 Н · 1 м.
Когда работа не совершается?
Сила действует, но тело не движется (s = 0) → A = 0
Тело движется по инерции (F = 0) → A = 0
Сила перпендикулярна движению (α = 90°) → A = 0
Общая формула с углом:
A = F · s · cos(α)
💼
Калькулятор механической работы
IV-032 · A = F·s·cos(α)
F:
10
Н
s:
5
м
Угол α:
0
°
02
Мощность
Кто работает быстрее — тот мощнее.
Мощность
Мощность
— это физическая величина, равная отношению работы ко времени, за которое она совершена.
N = A / t
Единица:
ватт (Вт)
. 1 Вт = 1 Дж/с.
Другие единицы: 1 кВт = 1000 Вт, 1 МВт = 10⁶ Вт, 1 л.с. (лошадиная сила) ≈ 735 Вт.
Это любопытно: Работа организма человека
Человек в спокойном состоянии развивает мощность ~75 Вт. При кратковременных нагрузках (бег, подъём по лестнице) — до 500–800 Вт. Лошадь в среднем — 735 Вт (отсюда «лошадиная сила»). Двигатель автомобиля — 50–200 кВт.
⚡
Мощность — сравнение
IV-033 · N = A/t, кто быстрее поднимет груз?
Работа A:
1000
Дж
Время t:
10
с
Ц
Что нужно понимать
Результат 1
Объяснять физический смысл темы «Работа и мощность» через модель, а не только через формулу.
Результат 2
Различать и корректно использовать термины: механическая работа, мощность, джоуль.
Результат 3
Указывать условия применимости закона, проверять единицы и предельные случаи.
Т
Термины темы
Определение должно указывать физический смысл, а не заменяться бытовым синонимом.
механическая работа
Скалярная мера передачи энергии силой при перемещении точки её приложения.
мощность
Работа или переданная энергия за единицу времени.
джоуль
Единица энергии и работы СИ, равная работе силы 1 Н на перемещении 1 м вдоль силы.
ватт
Единица мощности СИ, равная одному джоулю в секунду.
Ф
Происхождение и вывод формул
Фундаментальный закон нельзя «доказать» алгеброй: для каждой записи указано, является ли она определением, экспериментальным законом или следствием модели.
A
=
F
s
cos
⁡
α
A=Fs\cos\alpha
A
=
F
s
cos
α
определение
Механическая работа.
Ниже показано, из какого определения, опыта или закона возникает эта запись и где она применима.
F
∥
=
F
cos
⁡
α
F_{\parallel}=F\cos\alpha
F
∥
​
=
F
cos
α
Из всей постоянной силы перемещению способствует только проекция на направление движения.
A
=
F
∥
s
A=F_{\parallel}s
A
=
F
∥
​
s
Работу постоянной силы вводят как произведение её продольной составляющей на перемещение точки приложения.
A
=
F
s
cos
⁡
α
A=Fs\cos\alpha
A
=
F
s
cos
α
Знак cos α различает положительную, нулевую и отрицательную работу.
Условия:
Сила постоянна по модулю и направлению, перемещение прямолинейно; α — угол между силой и перемещением.
Контроль:
Размерности обеих частей должны совпадать; результат проверяют на знак, порядок и предельный случай.
N
=
A
t
N=\frac{A}{t}
N
=
t
A
​
определение
Мощность.
Ниже показано, из какого определения, опыта или закона возникает эта запись и где она применима.
N
ср
=
совершённая работа
время
N_{\text{ср}}=\frac{\text{совершённая работа}}{\text{время}}
N
ср
​
=
время
совершённая
работа
​
Среднюю механическую мощность вводят как работу, совершаемую за единицу времени.
N
=
A
t
N=\frac{A}{t}
N
=
t
A
​
Если за интервал t выполнена работа A, их отношение показывает среднюю скорость совершения работы.
Условия:
t > 0; при переменной силе или скорости формула задаёт среднюю мощность за выбранный интервал.
Контроль:
Размерности обеих частей должны совпадать; результат проверяют на знак, порядок и предельный случай.
!
Границы модели и типичные ошибки
Ошибка: забыть условие модели
Нельзя переносить формулу на любую ситуацию только из-за совпадения букв. Ключевое условие этой темы: Сила действует, но тело не движется (s = 0) → A = 0
Как проверить рассуждение
Тело движется по инерции (F = 0) → A = 0 Затем проверьте единицы, направление векторов и поведение результата при нулевом или очень большом параметре.
Σ
Вывод по теме
Работа и мощность
Что такое работа в физике? Это не просто труд — это произведение силы на путь. А мощность — это скорость совершения работы. Почему автомобиль мощнее лошади?
Сила действует, но тело не движется (s = 0) → A = 0
Тело движется по инерции (F = 0) → A = 0
Любой численный результат сопровождается единицей, знаком и объяснением его физического смысла.
Содержание сверено с ФРП по физике ООО/СОО 2025 года и тематикой действующих линий ФПУ: И. М. Пёрышкин и соавторы (7–9), Г. Я. Мякишев и соавторы (10–11); углубления — с линиями «Инженеры будущего» и В. А. Касьянова. Формулировки оригинальные, тексты учебников не воспроизводятся.