עבודה (פיזיקה)

בפיזיקה, עבודה פירושה שינוי באנרגיה כתוצאה מהפעלת כוח, והיא נמדדת באמצעות סכימת הכוח לאורך מסלול פעולתו:

$\ W=\int _{\gamma }{{\vec {F}}\cdot \mathrm {d} {\vec {r}}}$

במקרה הפשוט בו הכוח $F$ הפועל בכיוון התנועה הוא קבוע, כלומר לא משתנה לאורך המסלול, הנוסחה הקודמת מקבלת גרסה פשוטה יותר:

$W=Fs$

כאשר $s$ הוא אורך הדרך שעובר הגוף, ו-$F$ הוא רכיב המתאר את גודל הכוח המקביל לכיוון התנועה.

יחידת המידה לעבודה ביחידות SI היא ג'ול. ג'ול אחד שווה ערך לעבודה של כוח בן ניוטון אחד הפועל בכיוון התנועה לאורך מסלול באורך מטר. בהתאם לכך מכנים יחידת מידה זו גם בשם החלופי ניוטון מטר. יחידת מידה אחרת לעבודה היא קילוואט שעה.

כאשר פועל על מסה כוח בזווית השונה מאפס ביחס לכיוון תנועתה, מחושבת העבודה בהתאם לרכיב הכוח הפועל בכיוון התנועה. רכיב זה נתון על ידי $\ |F|\cos \theta$ כאשר $\ \theta$ היא הזווית בין וקטור הכוח לבין וקטור ההעתק.

כוח הפועל על גוף בניצב לכיוון תנועתו לא מבצע עבודה (המכפלה הסקלרית של שני וקטורים מאונכים היא אפס). כוח הכבידה של השמש, המחזיק את כדור הארץ במסלולו סביבה, הוא דוגמה לכוח הפועל בניצב למסלול ולכן אינו מבצע עבודה.

עבודה ואנרגיה

עבודה ואנרגיה קשורות זו בזו: על פי משפט העבודה-אנרגיה שינוי באנרגיה הקינטית של גוף בתנועה שווה לעבודה שבוצעה על הגוף במהלך תנועה זו. העבודה שמבצע כוח משמר על גוף שווה לשינוי באנרגיה הפוטנציאלית שלו בערך שלילי.

עבודה ושימור אנרגיה

כאשר הכוחות הפועלים במערכת משמרים, מתקבל ממשפט העבודה-אנרגיה (השינוי באנרגיה הקינטית שווה לעבודה) ומהתכונות של כוח-משמר (השינוי באנרגיה הפוטנציאלית שווה לעבודה בערך שלילי) שסכום האנרגיות (פוטנציאלית וקינטית) במערכת, נשמר.