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机械功

机械功的英文学名是mechanicalwork。功是物理学中表示力对位移的累积的物理量,属于标量。物理学规定,作用在物体上的所有力使其合外力不为零,并且使物体在力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了机械功(简称功)合外力越大,物体在力的方向上移动的距离越大,力对物体作的功就越多。

机械功的概念最早由英国物理学家范科尔提出,它的定义是:

1.作用在物体上的力;

2.物体在力的方向上移动一定的距离。

机械功的英文学名是mechanical work。

功是物理学中表示力对位移的累积的物理量,属于标量。

物理学规定,作用在物体上的所有力使其合外力不为零,并且使物体在力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了机械功(简称功)

合外力越大,物体在力的方向上移动的距离越大,力对物体作的功就越多。

若物体的位移为l,位移与某一个作用力的夹角为θ,那么这个力做的功W=Fl=|F||l|cosθ=F l cosθ

注意!加粗的是矢量。写W=Fs或W=Fl时(其实都一样),要注意力F和位移sl时,要注意它们都为矢量,满足矢量的数乘运算法则而不能直接相乘,及W=Fl=|F||l| cosθ=F l cosθ (此处F与l表示力和位移的大小)

如果力和物体移动的距离相互垂直(θ=90°),也就是物体在力的方向上分位移为零,那么这个力就没有对物体做功。证明如下:

∵Fl

∴Fl=W=0

2.功的单位--焦(耳)J

1焦耳=1牛顿米

1J= 1Nm

定义:把单位时间内所做的功叫做功率,功率是比较物体做功快慢的物理量。

用P表示功率,W表示功,t表示做功的时间,则功率可表示为P=W÷t(功率等于功除以时间)P=F`V

在SI制中1瓦=1焦/秒

1千瓦=1000瓦 1兆瓦=1000千瓦

附:另一个功率单位:马力 1马力=735瓦

许多人这么认为:100牛顿推动物体匀速前行100米,做功10000焦耳

然后我们用物理学知识来解答: 牛顿第二定律:

F=ma

因为速度不变,所以加速度a=0,合力F=0

物体运动状态不变,所以牵引力做功阻力相抵消。即牵引力做的功=阻力做的功

我们知道动能定律:

W = △E

= E'-E

= mv'^2/2-mv^2/2

=m/2(v'^2-v^2)

因为前后速度不变,得

v=v'

v^2=v'^2

W=0

所以,100牛顿力推动物体沿直线匀速前行100米,合外力做功为0,但牵引力做功10000J,阻力做功10000J

所以许多课本以及科学书籍的问题出在定义不清,许多老师都忽略了这个问题。W=Fs中F是合外力

上面提出的问题有了答案,任何物体做匀速直线运动时,外合力为零。根据W=Fs,W=0.

这个问题同样出在其他方面,许多问题片面强调一个力,而忽略了合力的概念。比如说某人用3N的力举鸡蛋,合外力等于托力减鸡蛋的重力。但它们没有给出鸡蛋的重力,将托力与上举距离的乘积直接作为答案。这是错误的,况且错的不小,因为当重力为3N的话,鸡蛋做匀速直线运动,合外力就没做功

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