Cześć! Spróbujmy zrozumieć, co to praca, moc i energia. Zobaczymy, że to nie takie trudne, jak się wydaje!
Praca (Praca)
Wyobraź sobie, że pchasz bardzo ciężki samochód. Uff, to jest wysiłek, prawda?
W fizyce, praca to nie tylko wysiłek. Musi być też przesunięcie. Czyli samochód musi się poruszyć!
Żeby była praca, potrzebujesz siły i przesunięcia.
Myśl o tym jak o przepisie: praca = siła × przesunięcie.
Siłę mierzymy w niutonach (N), a przesunięcie w metrach (m). Dlatego pracę mierzymy w dżulach (J). 1 dżul (1 J) to 1 niutonometr (1 N·m).
Jeśli pchasz ścianę, choć się zmęczysz, to nie wykonasz pracy. Ściana się nie rusza!
Jeśli podnosisz książkę, wykonujesz pracę. Działasz siłą (żeby pokonać siłę grawitacji) i przesuwasz książkę w górę.
Wyobraź sobie, że idziesz po schodach z plecakiem. Wykonujesz pracę! Podnosisz plecak do góry (siła) i przesuwasz go (przesunięcie).
Praca a kąt
Co, jeśli siła nie działa wprost w kierunku ruchu? Wyobraź sobie, że ciągniesz sanki sznurkiem pod kątem.
Wtedy liczy się tylko ta część siły, która działa w kierunku przesunięcia.
Wzór wtedy wygląda tak: praca = siła × przesunięcie × cosinus kąta.
Jeśli ciągniesz sanki poziomo (kąt 0 stopni), to cosinus kąta wynosi 1. Więc wzór wraca do tego, co znaliśmy wcześniej.
Moc (Moc)
Moc to, jak szybko wykonujesz pracę.
Wyobraź sobie, że masz dwie osoby. Obie muszą wnieść te same zakupy na trzecie piętro. Jedna robi to szybciej, a druga wolniej.
Obie osoby wykonały taką samą pracę (podniosły te same zakupy na tę samą wysokość), ale osoba, która zrobiła to szybciej, ma większą moc.
Czyli: moc = praca / czas.
Moc mierzymy w watach (W). 1 wat (1 W) to 1 dżul na sekundę (1 J/s).
Żarówka ma moc np. 60 W. To znaczy, że zużywa 60 dżuli energii na każdą sekundę.
Samochód ma moc np. 100 koni mechanicznych (KM). Jeden koń mechaniczny to około 735 watów.
Wspinacz górski, który szybko wbiega pod górę, ma większą moc niż turysta, który wolno wchodzi na szczyt.
Energia (Energia)
Energia to zdolność do wykonywania pracy.
Pomyśl o tym, jak o paliwie. Bez energii nie można nic zrobić.
Mamy wiele rodzajów energii: kinetyczną, potencjalną, cieplną, elektryczną, chemiczną i inne.
Energia kinetyczna
Energia kinetyczna to energia ruchu.
Im szybciej coś się porusza, tym więcej ma energii kinetycznej.
Im większa masa, tym więcej energii kinetycznej.
Wzór na energię kinetyczną to: Ek = (1/2) × masa × prędkość².
Rozpędzony samochód ma dużo energii kinetycznej. Dlatego wypadek przy dużej prędkości jest tak niebezpieczny.
Lecąca piłka ma energię kinetyczną. Piłka rzucona mocniej ma więcej tej energii.
Energia potencjalna
Energia potencjalna to energia "ukryta", która może się zamienić w inną formę energii.
Mamy energię potencjalną grawitacji i energię potencjalną sprężystości.
Energia potencjalna grawitacji zależy od wysokości.
Im wyżej coś jest, tym większą ma energię potencjalną grawitacji.
Wzór: Ep = masa × przyspieszenie ziemskie × wysokość. Przyspieszenie ziemskie to około 9,81 m/s².
Jabłko na drzewie ma energię potencjalną grawitacji. Gdy spadnie, ta energia zamieni się w energię kinetyczną (ruchu).
Energia potencjalna sprężystości dotyczy np. naciągniętej sprężyny lub gumki.
Im bardziej naciągniesz sprężynę, tym więcej ma energii potencjalnej sprężystości.
Naciągnięta guma od procy ma energię potencjalną sprężystości. Gdy puścisz, ta energia zamieni się w energię kinetyczną kamienia.
Zasada zachowania energii
Energia nie ginie, tylko zamienia się z jednej formy w drugą.
To jest bardzo ważna zasada w fizyce! Nazywa się zasadą zachowania energii.
Na przykład: spadające jabłko. Energia potencjalna grawitacji zamienia się w energię kinetyczną.
Inny przykład: hamowanie samochodu. Energia kinetyczna zamienia się w energię cieplną (rozgrzewają się hamulce).
Podsumowując: praca to przesunięcie pod wpływem siły, moc to szybkość wykonywania pracy, a energia to zdolność do jej wykonania. Teraz już wiesz więcej!
