Калькулятор работы

Механическая работа описывает энергию, передаваемую силой при перемещении точки её приложения. Для постоянной силы и прямолинейного перемещения работа является скалярной величиной и выражается формулой W = Fd cos(θ). Здесь F — модуль силы в ньютонах, d — модуль перемещения в метрах, а θ — угол между векторами силы и перемещения. Произведение ньютонов на метры даёт джоули — единицу СИ для работы и энергии. Множитель косинуса выделяет составляющую силы, действующую вдоль движения. При нуле градусов сила и перемещение сонаправлены, косинус равен единице и вся сила совершает положительную работу. При 90 градусах сила перпендикулярна движению и её работа равна нулю. Знакомый пример — равномерное движение по окружности: направленная к центру центростремительная сила перпендикулярна мгновенному направлению движения, поэтому меняет направление скорости, но не её модуль. При углах больше 90 градусов и меньше 270 градусов косинус отрицателен, и сила уменьшает механическую энергию тела. Отрицательная работа не означает отсутствия физического взаимодействия. Она означает, что составляющая силы направлена против перемещения. Сила трения, действующая на скользящее тело, обычно совершает отрицательную работу, а приложенная тянущая сила может совершать положительную. Суммарная работа всех сил равна изменению кинетической энергии — это соотношение называют теоремой о кинетической энергии. Поэтому расчёт работы каждой силы отдельно и сложение значений с учётом знака позволяют предсказать изменение модуля скорости тела. Этот калькулятор предполагает постоянную силу, постоянный угол и одно прямолинейное перемещение. Если сила зависит от положения, работа определяется интегралом её составляющей вдоль пути. Для пружин, переменного сопротивления жидкости или газа и переменной тяги двигателя нужен такой более общий подход. При криволинейном движении также может потребоваться разбить путь на малые участки, если направление силы относительно перемещения меняется. Введите модули величин в ньютонах и метрах, а угол между ними — в градусах. Результат показывает работу в джоулях и составляющую силы, параллельную движению. Различайте перемещение и полную длину пути: в формулу следует подставлять только перемещение, на котором действуют указанные сила и угол. Калькулятор полезен для задач по механике и оценочных расчётов, но в сложных системах могут также присутствовать работа при вращении, деформация, тепло и потери.