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求真百科

(英语:work),也叫机械功,是物理学中表示力对位移的累积的物理量,指从一种物理系统到另一种物理系统的能量转变,尤其是指通过使物体朝向力的方向移动的力的作用下能量的转移。与机械能相似的是,功也是标量,国际单位制单位为焦耳。

目录

简介

即使存在力,也可能没有做功。例如,在匀速圆周运动[1]中,向心力没有做功,因为做圆周运动的物体的动能没有发生变化。同样的,桌上的一本书,尽管桌对书有支持力,但因没有位移而没有做功。

单位

国际单位制中功的单位为焦耳(J)。焦耳被定义为用1牛顿的力对一物体使其发生1米的位移所做的机械功的大小。量纲相同的单位牛·米有时也使用,但是一般牛·米用于力矩,使其跟功和能区别开。

非国际单位制单位包括尔格、英尺·磅、千瓦时(kW•h)、大气压力、马力时(HP•h)。而由于具有相同的物理量─热能,偶尔会见到以热量热能形式表示的测量单位,如:卡路里(cal)、BTU等。

约束力

约束力决定了系统中对象的位移,将其限制在范围内(以斜面加重力为例,当物体受到无法再伸长的紧绳约束使其不能再下滑,物体就会卡在斜面上)。它消除了在该方向上所有的位移,即物体平行此力的速度被约束为0,因此约束力不对系统做功。

例如:用一根绳子系上一个小球做匀速圆周运动,小球会受到来自绳子,方向指向圆心的一个向心力。这个的方向和球速度的方向垂直,所以这个力不做功(W=0)。又如桌上有一本书,施加外力会使书在桌面上移动。如果再对书施加一个垂直的力(实际上书受到的重力和支持力就属于这个力),和其欲移动之方向垂直,则此约束力(施加的垂直力)不做功。

磁场中的带电粒子受到磁力(洛伦兹力)的大小为F = qv×B,其中q为电荷,v是粒子速度,而B为磁场强度。外积结果恒垂直于两原向量,因此F⊥v。而两垂直向量的内积恒零,因此磁力做的功W = F · v = 0。磁力可改变此粒子运动的方向,但是永远无法改变运动速度(也就是动能)。

功与动能

功动能定理[2](The work–kinetic energy theorem)或称功能定理(The work–energy theorem)、功能原理(The work–energy principle),意指合力作用在物质上(合力做功)的功等于物质的动能变化量。

视频

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参考文献

  1. [http://www.docin.com/p-1211140177.html 匀速圆周运动概念,豆丁网
  2. 动能定理,高中物理网