Mekaniskt arbete

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Negativt arbete.

Inom klassisk mekanik är arbete den energimängd som omvandlas när en kropp (med massa) förflyttas under inverkan av en kraft.

Arbetet är dW = F·ds, där F är kraften som verkar på kroppen under sträckan ds. Arbetet W som omvandlas när en kropp förflyttas över sträckan s kan uttryckas som

W = \oint_0^d \mathbf{F} \cdot \mbox{d} \mathbf{s}.

Teckenkonventionen är att potentiell energi förbrukas om W > 0 och tilltar om W < 0.

Om rörelsen exempelvis kommer från en konstant kraft förenklas ovanstående integral till

W = F · s.

Om kraften bildar en vinkel α längs rörelseplanet, ges arbetet alltså av

W = |F| · |s| · cos(α).

Att det är en linjeintegral innebär att om man slutar i samma punkt som man börjar blir ds = 0 och således har inget mekaniskt arbete utförts. Rent fysikaliskt innebär det att man inte har någon förändring i potentiell energi och därmed inte heller i kinetisk energi.

Kraften kallas då för konservativ och exempel på konservativa krafter är gravitation och coulombkraft. Så om man t ex börjar på en plats, går 20 km norrut och sedan går tillbaka har inget mekaniskt arbete uträttats. Däremot har man använt sig av andra energiomvandlingar (kemisk energi, friktion etc.).

I modern fysik, är termen energi allmänt avsedd för att uttrycka all sorts energi, inklusive mekaniskt arbete.

Den härledda SI-enheten för arbete är joule (J) = N·m = W·s = kg·m²/s². Andra enheter är bland andra kilowattimme (kW·h), kalori och elektronvolt.