Mehanički rad

 

Mehanički rad je veoma rasprostranjen i očigledan oblik razmene energije. Da bi se ostvario, potrebna je sila, ali takođe i pomeranje tela. Ako, na primer, čovek stoji i drži teret na leđima, on pri tome upotrebljava onoliku silu koliko iznosi težina tog tereta, ali ne vrši nikakav rad (u fizičkom smislu), jer se ne kreće. Da bi se vršio mehanički rad, potrebno je da budu ispunjena dva uslova:

1) da deluje sila,

2) da se telo kreće pod dejstvom te sile.

Pod pojmom „mehanički rad” ne podrazumeva se samo pokretanje tela sa jednog mesta na drugo, već i promena njegovog oblika. Sila vrši mehanički rad kada pokreće telo, menja brzinu kretanja tela ili menja njegov oblik (deformiše telo).

 

mehanicki rad slika1

 

Izvršeni rad je srazmeran sili i dužini puta koji je telo prešlo pod dejstvom te sile.

A = F · s [J]

Jedinica za rad je džul [J]:

1 J = 1 N · 1 m

Rad od 1 J izvrši sila od 1 N na putu od 1 m ako se pravac sile poklapa sa pravcem puta.

Veće jedinice su:

• kilodžul – 1 kJ = 103 J= 1000 J

• megadžul – 1 MJ = 106 J= 1 000 000 J

• gigadžul – 1 GJ = 109 J= 1 000 000 000 J

Mehanički rad može biti:

1) pozitivan,

2) negativan.

Pozitivan rad nastaje kada sila deluje u smeru kretanja tela. Takva sila pomaže to kretanje i njen rad je pozitivan. Rad je najveći mogući kada se pravac i smer sile poklapaju sa pravcem i smerom pomeranja.

Negativan rad nastaje kada sila deluje u smeru suprotnom od smera kretanja tela (sila trenja, sila otpora sredine, sila teže prilikom podizanja tela). Delujući u suprotnom smeru, sila se suprotstavlja kretanju. Rad takve sile je negativan.

Sila koja deluje normalno (pod uglom od 90°) na pravac kretanja tela ne utiče na to kretanje. Takva sila ne vrši nikakav rad.

 

mehanicki rad slika2

 

Rad sile teže

Prilikom podizanja tela, sila teže deluje u smeru suprotnom od smera kretanja tela, i tada je njen rad negativan. Kada se telo spušta, rad sile teže je pozitivan jer deluje u smeru kretanja tela. Kada se telo nosi (horizontalno kretanje), rad sile teže jednak je nuli.

 

mehanicki rad slika3

 

Rad sile teže izračunava se pomoću formule:

A = Fg · h

Fg = m · g

A = m · g · h [J]

gde je:

m [kg] – masa tela

g [m∕s2] – ubrzanje Zemljine teže

h [m] – visina na kojoj se nalazi telo

 

Rad sile trenja

Sila trenja uvek deluje u smeru suprotnom od smera kretanja tela, tako da je njen rad uvek negativan.

 

mehanicki rad slika4

 

Rad sile trenja izračunava se pomoću formule:

A = Ftr · s

Ftr = μ · m · g

A = μ · m · g · s [J]

gde je:

μ – koeficijent trenja

m [kg] – masa tela

g [m∕s2] – ubrzanje Zemljine teže

s [m] – put koji je telo prešlo