Жұмыс, физикада

Жұмыс, физикада – күштің сан шамасы мен бағытына және оның түсу нүктесінің орын ауыстыруына тәуелді күш әсерінің өлшемі. Күштің жұмысы деп те аталады. Егер күштің (F) сан шамасы мен бағыты тұрақты, ал дененің орын ауыстыруы (M0M1) түзу сызықты болса (1-сурет), онда Жұмыс (А) мынаған тең: A=F·s·cosφ, мұндағы F – күштің бағыты мен дененің орын ауыстыруы арасындағы бұрыш, ал s=M0M1. Егер φ<90⁰ болса, күштің Ж-ы оң, 180>90 болса күштің Жұмысы теріс, ал =90 болғанда (яғни күштің бағыты дененің орын ауыстыруына перпендикуляр) күштің Жұмысы нөлге тең (A=0) делінеді. Жұмыстың Бірліктердің халықаралық жүйесіндегі (СИ) өлшеу бірлігі – джоуль. Жұмыстың бұдан да басқа эрг (1 эрг=10–7Дж) және килограмм-күш-метр (1 кгкҺм=9,81 Дж) сияқты өлшеу бірліктері бар. Күштің Жұмысын жалпы түрде есептеу үшін элементар жұмыс (dA) деген ұғым ендіріледі: dA=FҺdsҺcos, мұндағы ds – дененің элементар орын ауыстыруы,  – күштің бағыты мен сол күштің түсу нүктесінің траекториясына жүргізілген жанамасы (нүктенің орын ауыстыру бағытымен бағыттас) арасындағы бұрыш (2-сурет). Бұл жағдайда декарттық координаттар жүйесіндегі элементар Жұмыс былайша өрнектеледі: dA=Fxdx+Fydy+Fz dz (1) мұндағы Fx, Fy, Fz – күштің координат осьтеріндегі проекциялары, x, y, z – күштің түскен нүктелерінің координаттары. Ал жалпыланған координаттардағы элементар Жұмыс былайша өрнектеледі: dA = (2) мұндағы qі – жалпыланған координаттар, Qі – жалпыланған күштер. Қозғалмайтын осі бар денеге әсер ететін күштердің Жұмысы: dA=Mzd, мұндағы Mz – z айналу осімен салыстырғандағы моменттердің қосындысы,  – бұрылу бұрышы. Қысым күштерінің Жұмысы: dA=pdV, p – қысым, V – көлем. Дененің M0M1 сызығы бойымен шекті орын ауыстыруы кезіндегі күштің Жұмысы (А), сызықты интеграл арқылы, элементар Ж-тардың интегралдық қосындысы ретінде анықталады: немесе (3) Потенциалдық күштер үшін: dA=–d және A=0–1, мұндағы 0 және 1 – жүйенің бастапқы және соңғы қалпындағы потенциалдық энергияларының () мәндері. Бұл жағдайда Жұмыс күштің түсу нүктесінің траекториясына тәуелді болмайды, белгілі бір орынға ауысқан механикалық жүйенің қозғалысы кезіндегі барлық әсер етуші күштердің Жұмыстарының қосындысы сол жүйенің кинетикалық энергиясының (Т) өзгерісіне тең, яғни: =T1–T0. “Күштің Жұмысы” ұғымы механикада, сондай-ақ физика мен техниканың әр түрлі саласында кеңінен қолданылады.

Сілтеме

1. Қазақ энциклопедиясы, 4 том;