Формулы по физике 10 класс: механическая работа и мощность

Механическая работа характеризует действие силы при перемещении тела, а мощность показывает, насколько быстро совершается работа. В таблице приведены основные формулы механической работы и мощности, изучаемые в школьном курсе физики 10 класса.

Формулы: механическая работа и мощность

Что находим	Формула	Обозначения и единицы СИ
Механическая работа постоянной силы	A = F·s·cos α	A — механическая работа силы, Дж F — модуль силы, действующей на тело, Н s — перемещение тела, м α — угол между направлением силы и перемещения, рад
Работа силы, направленной вдоль перемещения	A = F·s	A — механическая работа, Дж F — сила, действующая на тело, Н s — перемещение тела, м
Работа силы тяжести	A_тяж = m·g·(h₁ − h₂)	A_тяж — работа силы тяжести, Дж m — масса тела, кг g — ускорение свободного падения, м/с² h₁ — начальная высота тела над выбранным уровнем, м h₂ — конечная высота тела над выбранным уровнем, м
Работа силы упругости	A_упр = (k·x₁² − k·x₂²)/2	A_упр — работа силы упругости, Дж k — жёсткость пружины, Н/м x₁ — начальная деформация пружины, м x₂ — конечная деформация пружины, м
Мощность	N = A/t	N — средняя механическая мощность, Вт A — совершённая работа, Дж t — время совершения работы, с
Мгновенная мощность при постоянной силе	N = F·v·cos α	N — мгновенная механическая мощность, Вт F — модуль действующей силы, Н v — модуль скорости тела, м/с α — угол между направлениями силы и скорости, рад
Мощность при движении вдоль направления силы	N = F·v	N — механическая мощность, Вт F — сила, действующая на тело, Н v — скорость тела, м/с

Когда какую формулу применять

Формулу A = F·s·cos α применяйте, если сила направлена под углом к перемещению. При совпадении направлений используйте A = F·s.
Работа положительна, если сила имеет составляющую в направлении перемещения, отрицательна — если противодействует перемещению, и равна нулю при перпендикулярных направлениях.
Для работы силы тяжести используйте разность начальной и конечной высот: при опускании тела работа положительна, при подъёме — отрицательна.
Работу силы упругости рассчитывайте по изменению деформации пружины. Не путайте деформацию с длиной недеформированной пружины.
Мощность N = A/t применяйте для расчёта средней мощности за промежуток времени, а N = F·v·cos α — для мгновенной мощности. Перед вычислениями переводите величины в единицы СИ.

Пример решения задачи

Тело перемещается по горизонтальной поверхности на 5 м под действием постоянной силы 20 Н. Сила направлена под углом 60° к направлению перемещения. Определите механическую работу этой силы.

Дано:

F = 20 Н

s = 5 м

α = 60°

A — ?

Решение:

Механическая работа постоянной силы определяется формулой:

A = F·s·cos α

Подставим значения:

A = 20·5·cos 60° = 100·0,5 = 50 Дж

Ответ: 50 Дж