Digitální učební materiál Autor: Ing. Bronislav Sedláček Předmět/vzdělávací oblast: Fyzikální vzdělávání Tematická oblast: Mechanika Téma: Mechanická práce Ročník: 1. Datum vytvoření: září 2013 Název: VY_32_INOVACE_13.3.10.FYZ Anotace: Mechanická energie, druhy mechanické energie. Digitální učební materiál je určen pro žáky učebních oborů. Využitím grafických možností sady Microsoft Office 2010 se materiál stává inovativním zejména přehledností výkladu. Využití multimediálních prostředků zvyšuje názornost výuky, usnadňuje porozumění tématu i u slabších žáků a žáků se SPU, udržuje jejich pozornost, podporuje jejich zájem a aktivitu. Metodický pokyn: Prezentace primárně slouží pro výklad v hodině, ale může být využita i k samostudiu a pro distanční formu vzdělávání. Materiál vyžaduje použití multimediálních prostředků – PC a dataprojektoru.

Mechanická práce Mechanickou práci koná každé těleso, které působí silou na jiné těleso, přičemž jej přemisťuje po určité trajektorii. Např. to může být motor traktoru, jenž táhne přívěs, nebo třeba ruka dělníka, jež řeže pilkou. Společným znakem všech těles konajících práci je silové působení na jiné těleso a přemísťování tohoto tělesa nebo jeho částí.

Mechanická práce Silové působení na jiné těleso je spojeno s překonáváním síly, která je namířena proti jeho přemístění. Například ruka dělníka při řezání překonává síly soudržnosti materiálu.

Mechanická práce Chceme-li vypočítat mechanickou práci, musíme znát velikost síly F, kterou působí těleso na jiná tělesa, a dráhu s, o kterou se tělesa přemístí.

Mechanická práce Z dřívější doby bychom měli znát určení mechanické práce podle vzorce W = F.s Takovýto vztah můžeme použít v případě, že síla F má stálou velikost a týž směr, jako přímá trajektorie, po níž se těleso přemísťuje. Jednotkou práce v soustavě SI je joule. Ze vztahu W = F.s vyplývá, že 1J = 1N.1m.

Mechanická práce Mechanickou práci 1 J vykoná stálá síla 1 N, jestliže se její působiště posune do vzdálenosti 1 m ve směru síly. Potom můžeme doplnit jednotky soustavy SI J = kg.m. 𝑠 −2 .m = kg. 𝑚 2 . 𝑠 −2 Práci jednoho joulu např. vykonáme, pokud zvedneme závaží o hmotnosti 100g do výšky 1m. V tomto případě totiž působíme silou 𝐹 𝐺 = m.g = 0,1kg. 10m. 𝑠 −2 = 1N po dráze 1m.

Mechanická práce Když síla F svírá se směrem přímé trajektorie úhel α. (Je to například tehdy, když za sebou táhneme vozík po vodorovné rovině.) Pak se nám neuplatní při konání práce celá síla F, ale jen její složka 𝐹 1 . Její vektorová přímka je totiž rovnoběžná s trajektorií pohybu tělesa a působí stejným směrem, jakým se těleso přemisťuje.

Mechanická práce Proto práce vykonaná při přemístění tělesa po dráze s je W = 𝑭 𝟏 . s. Pokud dále dosadíme za 𝐹 1 = F. cos α, pak dostaneme pro mechanickou práci vztah W = F. s. cos α, z čehož vyplývá, že mechanická práce vykonaná při přemístění tělesa závisí na velikosti síly, která na těleso působí, na dráze, o kterou se těleso přemístí, a na úhlu, který svírá síla se směrem trajektorie.

Závislost mechanické práce na úhlu α Pro úhel α = 0° je cos α = 1. Pro úhel α = 90° je cos α = 0, což znamená, že práce W = 0. Síla práci nekoná, když působí kolmo ke směru přemístění tělesa.

Použité zdroje LEPIL, Oldřich, Milan BEDNAŘÍK a Radmila HÝBLOVÁ. Fyzika pro střední školy. 4., přeprac. vyd. Praha: Prometheus, 2001, 266 s. Učebnice pro střední školy (Prometheus). ISBN 80-719-6184-1.