Szczególna teoria względności nie wyklucza istnienia cząstek które mogą się poruszać szybciej niż światło. Takie hipotetyczne cząstki nazywamy tachionami. Jeżeli chcielibyśmy taką cząstkę zbadać czy choćby zobaczyć musielibyśmy zmniejszyć jej prędkość poniżej prędkości światła. Żeby zaś zahamować tachion należałoby wykonać nieskończenie dużą pracę. Ciężko to sobie nawet wyobrazić. Pewnie dlatego choć tachiony są bardzo popularne w książkach i filmach science-fiction nie zostały one jeszcze odkryte i nie wiadomo czy kiedykolwiek nam się to uda. O trochę mniejszej pracy niż ta wymagana do spowolnienia tachionów opowiem Ci w tym filmie. Praca to pojęcie z którym spotykamy się na co dzień. Pracę wykonuje kucharz przygotowując przepyszne potrawy fryzjer, farbując Ci włosy na jakiś szalony kolor raper na koncercie ale także i Ty ucząc się w domu do sprawdzianu. W fizyce również występuje pojęcie pracy. Choć nie jest ono równoznaczne z tym co powszechnie za pracę uznajemy. Weźmy sobie jakiś prosty przykład który pozwoli nam zilustrować tę różnicę. Czasami chcemy coś zmienić w swoim życiu. Fryzurę lub ustawienie mebli w pokoju. Przyjmijmy, że padło na to drugie. Próbujesz przesunąć szafę. Jest ona jednak na tyle ciężka że choć pocisz się i stękasz ani drgnie. Czy w tym przypadku udało Ci się wykonać jakąś pracę? Mimo, że czujesz zmęczenie to w sensie fizycznym nie udało Ci się wykonać żadnej pracy. Bardzo mi przykro. Praca w sensie fizycznym określana jest jako ruch ciała pod działaniem siły. Efektem działania siły musi być zatem przesunięcie czyli droga, jaką przebędzie ciało. W takim razie, czy jeżeli idziesz na lekcje z plecakiem na ramieniu to wykonujesz pracę nad tym plecakiem? Ty się poruszasz, plecak też więc wydawałoby się, że tak. Ale niestety tutaj również w odniesieniu do samego plecaka nie wykonujemy pracy. Dlaczego? Ponieważ Twoje ramię działa na plecak siłą reakcji skierowaną pionowo w górę. Ta siła sprawia że plecak nie spada na podłogę ale zupełnie nie pokrywa się z kierunkiem ruchu plecaka a więc nie jest jego przyczyną. Zanim pójdziesz na kolejną lekcję podnosisz plecak z podłogi i zawieszasz go na ramieniu. Czy według Ciebie w tym przypadku wykonujesz pracę? Jak najbardziej. Plecak został podniesiony z wysokości 0 metrów nad podłogą na wysokość około 1 metra nad podłogą więc przebył drogę 1 metra. A skoro tak to znaczy, że wykonaliśmy nad nim pracę. Zapamiętaj! Gdy działaniu siły nie towarzyszy przemieszczenie lub gdy siła działa pod kątem 90 stopni do przemieszczenia praca zawsze jest równa zeru. Skoro wiemy już, czym jest praca dla fizyka to czas podać jej definicję wzór i jednostkę. Opowiemy o tym na przykładzie tramwaju. Tramwaj stoi na przystanku. Aby zaczął się poruszać potrzebna jest siła. Nazwijmy ją siłą F. Ta siła wymusza przesunięcie tramwaju. Jest więc odpowiedzialna za wykonanie pracy. Pracę można przedstawić jako iloczyn siły oraz drogi przebytej przez ciało. Za pomocą symboli zapisujemy to następująco: W równa się F razy s. W tym wzorze W oznacza pracę z angielskiego work F siłę, dzięki której ciało się porusza a s drogę, jaką pod wpływem wspomnianej siły przebędzie ciało. Fizyk wszystko to, co powiedzieliśmy do tej pory podsumował by jednym krótkim zdaniem. Gdy na ciało działa siła zwrócona w tę samą stronę w którą ciało się porusza to wykonaną pracę liczymy jako iloczyn siły i przebytej drogi. Czyli W równa się F razy s. A jak myślisz w jakich jednostkach podajemy pracę? Wiemy, że siła F wyraża się w niutonach a droga, czyli s, w metrach. Ze wzoru widać że pracę wyrażamy w niutonach razy metr. Ale fizycy lubią skróty dlatego zamiast napisać niuton razy metr wymyślili, że taki zapis to dżul. Możemy więc stwierdzić że 1 dżul to praca wykonana przez siłę o wartości jednego niutona przy zmianie położenia ciała o 1 metr. Nazwa dżul pochodzi od nazwiska Jamesa Jula, wybitnego brytyjskiego fizyka który był również wynalazcą. Wśród jego pomysłów można wymienić na przykład urządzenie do spawania. Pora na krótkie zadanie dla Ciebie. Jest koniec roku szkolnego więc pakujesz swoje stare książki do dużego pudła. Pakować najłatwiej jest na środku pokoju ale pełne pudło chcesz ustawić w kącie. Oblicz, jaką pracę wykonasz przy przesuwaniu pudła z książkami na drodze 5,5 metra. Pchasz pudło ze stałą prędkością a podczas ruchu na skrzynię działa siła tarcia o wartości 45 niutonów. Rozwiąż to zadanie samodzielnie a później sprawdź czy Twój wynik zgadza się z moim. Zaczynamy. Wypiszmy dane i szukane. Z treści wiemy, że pudło przemieszcza się o s równe 5,5 metra i działa na nie siła oporów tarcia Ft równa 45 niutonom. Szukamy wartości pracy W. Przy rozwiązywaniu tego zadania pomocny będzie rysunek. Przesuwasz pudło w prawo więc i w prawo działa siła F odpowiedzialna za ruch pudełka. Siła tarcia Ft która przeciwstawia się Twoim wysiłkom działa w lewo. Przesuwasz karton na odległość s równą 5,5 metra, więc ostatecznie znajdzie się on w tym miejscu. Świetnie. Zapiszmy wzór, dzięki któremu obliczymy szukaną wartość pracy W równa się F razy s. No dobrze, drogę s mamy ale ile wynosi siła F? Z treści zadania wiemy, że pudełko jest przesuwane ruchem jednostajnym. Aby zaś ruch był jednostajny działające na ciało w tym przypadku nasze pudełko z książkami siły muszą się równoważyć. Mówiliśmy o tym przy okazji wyjaśniania pierwszej zasady dynamiki. Oznacza to, że wartość siły F musi być taka sama jak wartość siły tarcia Ft. Teraz mamy już wszystkie potrzebne dane. Podstawmy je więc do wzoru. Mamy W równa się Ft razy s. Czyli W równa się 45 niutonów razy 5,5 metra. 45 razy 5,5 to 247,5 a niuton razy metr to dżul. Więc wartość pracy wykonanej przy przesunięciu pudła książek w kąt pokoju wynosi 247,5 dżula. Ciężką skrzynię przesuwano na odległość trzech metrów ze stałą prędkością. Jak duża była siła tarcia między podłogą, a skrzynią jeśli wykonano pracę 63 dżuli? Zrób to zadanie samodzielnie a potem sprawdź czy masz tak samo jak ja. Skoro skrzynię przesuwano ze stałą prędkością to siła wykonująca pracę musi być równa co do wartości sile tarcia czyli 21 niutonom. Jeśli Twoja odpowiedź jest taka sama gratuluję, dobrze rozwiązałeś zadanie. Praca to iloczyn siły i przesunięcia ciała a wyrażamy ją w dżulach. Warto zapamiętać, że w fizyce gdy działaniu siły nie towarzyszy zmiana położenia ciała albo kiedy siła działa pod kątem 90 stopni do kierunku ruchu ciała praca zawsze jest równa zeru. Obejrzyj pozostałe filmy z energii mechanicznej a po więcej materiałów zajrzyj na naszą stronę pistacja.tv.