Механічна робота. Одиниця роботи.

Урок 8 · Фізика 8 клас НУШ

Підручник: В.Г. Бар'яхтар, С.О. Довгий (вид-во «Ранок», 2025)

Що таке «робота»?

У повсякденному житті слово «робота» має багато значень:

  • Робота за комп'ютером
  • Фізична праця
  • Навчання
  • Ручна праця

Механічна робота — наукове визначення

Механічна робота — це фізична величина, що дорівнює добутку модуля сили на модуль переміщення тіла в напрямку дії цієї сили.

Тема. Механічна робота

На уроці дізнаємось:

01

Коли сила виконує роботу?

02

Чи можна визначити механічну роботу за формулою?

03

Який геометричний зміст роботи?

04

Навчимось розв'язувати задачі на цю тему.

Коли сила виконує роботу?

Механічна робота виконується, коли тіло змінює своє положення у просторі під дією сили.

✅ Робота виконується

Людина штовхає ящик — сила діє в напрямку переміщення

❌ Робота = 0

Людина тримає двері — сила є, але переміщення немає

✅ Робота виконується

Камінь падає під дією сили тяжіння

Формула механічної роботи

A = F · l

A

Механічна робота

F

Сила, що діє на тіло

l

Переміщення тіла в напрямку дії сили

Умова: сила і переміщення мають бути в одному напрямку.

Одиниця роботи — Джоуль (Дж)

[A] = Н · м = Дж

  • 1 Дж — це механічна робота, яку виконує сила 1 Ньютон на шляху 1 метр
  • Одиниця названа на честь фізика Джеймса Джоуля

Знак роботи: додатна, від'ємна, нульова

Додатна робота

A = F·l — сила збігається з напрямком руху

Від'ємна робота

A = −F·l — сила протилежна до напрямку руху

Нульова робота

A = 0 — сила перпендикулярна до переміщення

Задача: автомобіль рухається рівномірно

Автомобіль рухається горизонтально з постійною швидкістю. На нього діють сили:

1

Сила тяги

У напрямку руху → робота додатна

2

Сила опору повітря

Протилежна до руху → робота від'ємна

3

Сила тяжіння

Вертикально вниз → робота нульова

4

Реакція опори

Вертикально вгору → робота нульова

Геометричний зміст роботи

Механічна робота дорівнює площі прямокутника на графіку F(l):

A = S = F · l

  • Вісь X — переміщення (l)
  • Вісь Y — сила (F)
  • Площа під графіком = виконана робота

Дослідження 🔍

Яку роботу виконує учень, стоячи на стільці?

1

Назви роботу

Яку саме роботу він виконує?

2

Опиши переміщення

Яке переміщення відбувається?

3

Яка сила діє?

Визнач силу, що виконує роботу.

Підсумок: механічна робота

Формула

A = F · l

Одиниця

1 Дж = 1 Н · м

Додатна

Сила сприяє руху

Від'ємна

Сила протидіє руху

Нульова

Сила ⊥ переміщенню

Кратні та частинні одиниці Джоуля

Таблиця кратних і частинних одиниць:

Задача 1: Пружина

Задача 1.
За допомогою пружини жорсткістю 25 Н/м брусок пересувають по столу з незмінною швидкістю 5 см/с. Яку роботу виконає сила пружності за 20 с, якщо весь час видовження пружини — 4 см?

Задача 2: Підвішений вантаж на пружині

Задача 2. До нерухомої опори прикріплена пружина жорсткістю 40 Н/м. До нижнього кінця пружини підвішений вантаж масою 200 г. Яку роботу виконує сила пружності, коли вантаж переміщується горизонтально на 10 см?

Пружина прикріплена до нерухомої опори, вантаж підвішений знизу.

  • Сила пружності діє вертикально
  • Якщо переміщення перпендикулярне до сили → A = 0

Задача 3: Сила тяжіння та баскетбольний м'яч

Задача 3. На малюнку зображено три випадки руху баскетбольного м'яча. В якому з них сила тяжіння виконує додатну роботу, від'ємну роботу, не виконує роботи?

Три ситуації (а, б, в) — м'яч у різних положеннях:

а) М'яч летить вгору

Сила тяжіння виконує від'ємну роботу

б) М'яч нерухомий

Робота = 0

в) М'яч падає вниз

Сила тяжіння виконує додатну роботу

Задача 4: Важіль

Задача 4. До горизонтального важеля прикладена сила F = 50 Н. При цьому було виконано роботу A = 150 Дж. Яке переміщення здійснила точка прикладання сили?

Задача 5: Підняття каменя

Задача 5. Камінь масою 4 кг підняли вертикально вгору на висоту 5 м. Яку роботу виконала сила, що підняла камінь?

Запитання для повторення

1

Що таке механічна робота?

2

За яких умов сила виконує роботу?

3

В яких одиницях вимірюється робота?

4

На честь якого вченого названа одиниця роботи?

5

У яких випадках робота дорівнює нулю?

6

Який геометричний зміст механічної роботи?