Najjednostavnija formula za rad sile, koja je najbolje polazište za razumijevanje pojma rada, vrijedi npr. u slučaju kada konstantna sila djeluje na tijelo koje se translacijski (tj. bez rotacije) kreće u smjeru njezina djelovanja.
Pod pojmom mehaničkog rada ne treba podrazumijevati samo pokretanje tijela sa jednog mjesta na drugo, već i mijenjanje njegovog oblika.
Veličina mehaničkog rada koji vrši neka sila je srazmjerna intenzitetu sile i dužini puta koju je tijelo prešlo pod dejstvom te sile, ako se pomjeranje vrši u smjeru djelovanja sile. Oznaka za rad je A, ali se često označava i sa W (od engleske riječi WORK). Možete označavati kako želite, ali onda morate biti dosljedni - od početka do kraja zadatka koristiti istu oznaku.
Mjerna jedinica za rad je džul ( J ) – primijeti da je ista jedinica kao za energiju.
Ako na neko tijelo djeluje sila pod nekim uglom u odnosu na pravac kretanja, tada se sila razlaže na dvije komponente:
Fp- paralelna komponenta
Fn- normalna komponenta
Pošto se tijelo kreće u pravcu paralelne komponente, rad vrši samo ta komponenta.
A=FP∙s
Rad je skalarna veličina i može biti:
- pozitivan - kada sila djeluje u pravcu i smjeru kretanja
- negativan - kada sila djeluje u suprotnom smjeru od smjera kretanja (npr. sila trenja)
- 0 – kada sila djeluje okomito na smjer kretanja
Neki primjeri rada sile:
Sila vrši rad pri premještanju nekog tijela u prostoru.
Motorna sila vrši rad kada premješta kamion iz jednog mjesta u drugo.
Gravitaciona sila vrši rad nad tijelom koje slobodno pada.
Elastična sila vrši rad kad vraća elastično tijelo u prvobitni položaj.
Sila trenja vrši rad kad koči automobil.
Magnetna sila vrši rad dok privlači ili odbija magnete ili magnetik.
Rad sile teže jednak je proizvodu težine tijela i visinske razlike koju tijelo prelazi.
Poučak o radu i kinetičkoj energiji
Rad sile F da bi ubrzala tijelo od početne brzine v1 do konačne brzine v2 je jednak promjeni kinetičke energije. Vrijedi i obratno: Promjena kinetičke energije jednaka je izvršenom radu.
A = ∆Ek = E2 – E1
Veza izmedju rada i energije
- Rad se transformiše u energiju i obrnuto.
- Energija koju tijelo izgubi pri vršenju rada ili dobije pri vršenju rada nad njim brojno je jednaka tom radu. ∆E=A
- Jedinica i za energiju i za rad je džul [J].
Postoji razlika između rada i energije?
- Energija je veličina koju tijelo posjeduje i određuje njegovo stanje;
- Rad je veličina koju tijelo ne poseduje i određuje promjenu stanja;
- Rad je proces u kome se jedan vid energije pretvara u drugi.
SNAGA
Definicijom rada se ne uzima u obzir vrijeme u kojem sila djeluje – zbog toga je neophodno definirati neku fizikalnu veličinu koja opisuje brzinu izvršavanja rada.
Snaga = količina izvršenog rada u jedinici vremena. Jedinica za snagu je vat (W).
Brzina kojom se energija transformiše iz jednog oblika u drugi je važna informacija, koja karakteriše različite procese u prirodi i tehnici. Mašina koji ima veću snagu obavi isti rad za manje vremena, odnosno obavi veći rad za isto vrijeme u odnosu na mašinu manje snage.
U slučaju mehaničkog rada, pomjeranja tijela duž nekog puta, snaga se može iskazati formulom:
