Töö ja Energia (8)

Füüsikasse tuli töö mõiste koos masinate ja mehhanismide loomisega s.o. möödunud sajandil. Mehhaanilist tööd tehakse siis, kui kehale mõjub jõud ja keha selle jõu mõjul ka liigub. Paigalseisvale kehale mõjuv raskusjõud tööd ei tee. Liikumisega risti mõjuv jõud seda liikumist ei mõjuta ja tööd ei tee (Maa külgetõmme laeva liikumisele). Tööd teeb vaid see osa jõust, mis on liikumise sihiline. Töö (A) on võrdne kehale mõjuva jõu (F) ja selle jõul läbitud teepikkuse (I) korrutisena. Sirgjoonelisel liikumisel, kus liikumissuund ei muutu, on teepikkus võrdne nihke pikkusega (s). Kui jõud ei mõju liikumise suunas, vaid mingi nurga α all, on tema liikumise sihiline komponent F cos α. Kui liikumine toimub jõuga samasuunaliselt või kui liikumissuuna ja jõu vaheline nurk on alla 90° on töö positiivne (atra vedav hobune), vastupidisel juhul aga negatiivne (raskusjõud). Füüsikas mõeldakse võimsuse (N) all töö tegemise kiirust. Keha või kehade süsteemi võimet teha tööd nimetatakse energiaks. Tööd tehakse alati energia arvel. Liikuva keha energiat nimetatakse kineetiliseks energiaks. Potentsiaalset e. varjatud energiat omav keha võib, aga ei pruugi tööd teha. Rääkides seda tüüpi energiast, tuleb tingimata märkida, mille suhtes ta mõõdetud on. Keha kineetilise ja potentsiaalse energia summat nimetatakse keha mehhaaniliseks koguenergiaks. Energia jäävuse seaduse järgi ei saa energia tekkida ega kaduda. Ta võib vaid muunduda ühest liigist teise või kanduda ühelt kehalt teisele.
Mehhaaniliseks tööks nimetatakse füüsikalist suurust, mis võrdub jõu ja selle jõu mõjul keha poolt läbitud teepikkuse korrutisega (A=Fs, kus A on töö (J), F on jõud (N) ja teepikkus on s (m)). Mehhaanilist tööd tehakse siis, kui mingi keha liigub mingi jõu mõjul. Töö suurus sõltub kehale rakendatud jõust ja selle jõu mõjul läbitud teepikkusest. Võimsuseks nimetatakse füüsikalist suurust, mis võrdub tehtud töö ja selle tegemiseks kulunud ajavahemiku jagatisega (N=A/t, kus N on võimsus (W), A on töö (J) ja t on töö tegemiseks kulunud aeg (s)). Võimsus näitab ajaühikus tehtud töö suurust. Võimsus on üks vatt , kui keha teeb ühe sekundi jooksul tööd ühe džauli. Mehhaaniline energia on keha võime teha tööd. Mehhaanilist energiat liigitakse potentsiaalseks ja kineetiliseks energiaks. Energia näitab, kui suurt tööd keha või vastastikmõjus olevad kehad saavad sooritada . Energia muundumise mõõduks on töö. Potentsiaalne energia on energia, mida kehad omavad vastastikmõju tõttu (maa ja keha). Keha potentsiaalne energia suureneb liikumisel üles, väheneb aga liikumisel alla. Kineetiliseks energiaks nimetatakse energiat, mida keha omab liikumise tõttu (visatud pall). Kiiruse muutumisel mingi arv korda muutub keha kineetiline energia sama arv ruudus korda. Keha massi muutmisel mingi arv korda muutub keha kineetiline energia sama arv korda. Energia jäävuse seadus: Energia ei teki ega kao, vaid muundub ühest liigist teise. Keha tõstmisel tehtav töö võrdub tõusu kõrgus h korda jõu mass h korda võrdetegur g (A=mgh). Liikuva keha energia sõltub keha kiirusest ja massist.
I – teepikkus
F – jõud (N)
A – töö (J)
s – nihke pikkus (m)
N – võimsus (W)
t – aeg
E – energia (J)
Ek – kineetiline energia
Ep – potentsiaalne energia
v – liikumiskiirus
m – mass
h - kõrgus
A=I*F
A=F*s
A=(F*cosα)s=F*s*cosα
N=A/t
E=Ek+Ep= const
Ep=mgh
Ek=mv²/2