Arbete är ett ord som kan betyda ganska mycket till vardags. Man kan utföra arbete på många sätt; En polis sitter i en bil och bevakar en misstänkt brottsling. En försäljare ringer telefonsamtal. En läkare skriver en anteckning i en patientjournal.

Men när vi pratar om begreppet arbete inom fysiken, har det en alldeles speciell betydelse.

Och när Maria och Lina bråkar om vem som arbetat mest, låter deras resonemang rätt likt det fysikaliska begreppet.

Vi skall hjälpa dem lite.

Kraft som orsaker förflyttning

För att utföra fysikaliskt arbete krävs att man utsätter något för en kraft, som gör att den saken förflyttar sig. Maria och Lina lyfter höbalar. De utsätter höbalarna för sin muskelkraft och den är tillräckligt stark för att övervinna gravitationen, så den orsakar en förflyttning, uppåt.

Kraft som orsakar förflyttning. Maria och Lina utför alltså fysikaliskt arbete.

Vem utför då mest fysikaliskt arbete?

Mängden arbete får du helt enkelt genom att multiplicera kraften med sträckan: Arbete, är lika med kraft gånger sträcka.

Vi kan skriva det som: W = F · S. Arbete = kraft · sträcka.

Kraft, det är höbalens massa, gånger jordgravitationen. 15 kilo gånger 9,8 Newton per kilo. Avrunda till 150.

Kraften som krävs för att lyfta en höbal är 150 newton. Maria lyfte med en kraft på 150 newton och Lina lyfte dubbelt så mycket, 300 newton.

Sträckan då. Lina lyfte en last på 300 newton, 3 meter uppåt. Maria lyfte en last på 150 newton, 6 meter uppåt.

Linas arbete är 300 newton, gånger 3 meter. 900 newton-meter. Marias arbete är 150 newton, gånger 6 meter. Också 900 newton-meter och en newton-meter är samma sak som en joule.

För varje lyft de gör, utförs lika mycket fysikaliskt arbete.

Så mycket arbete, att det är dags för en paus.

Arbete eller inte?

Lina hämtar en bricka, som hon håller stilla en meter över marken. Det är ganska tungt, men utför hon nåt arbete?

När Lina lyfter, håller hon emot gravitationen, så hon utsätter brickan för en uppåtriktad kraft, men brickan rör sig inte uppåt. Så Lina utför inget arbete.

När hon går då? Vad för kraft utövar Lina på brickan nu?

När Lina går i en jämn hastighet, behövs nästan ingen kraft alls för att brickan skall fortsätta framåt, men den lyft-kraften riktas uppåt. och arbete är ju kraft som orsakar förflyttning.

Den uppåtriktade kraften orsakar inte förflyttning. Den kraft brickan behöver för att fortsätta färdas framåt, när den väl fått upp farten, är nära på noll. (Luftmotståndet är så litet att vi kan strunta i det.)

Så i jämn fart och på jämn höjd, utförs inget arbete alls på brickan.

Arbete och energi

Nu då när Maria flyttar bänken, är det här att utföra fysikaliskt arbete?

Ja, att skjuta bänken genom gruset kräver kraft, för att övervinna friktionen. Maria utsätter bänken för en kraft, som orsakar en förflyttning i samma riktning som kraften. Säg att det krävs 200 newtons kraft för att flytta bänken, och Maria flyttade den 2 meter.

Då utförde hon ett fysikaliskt arbete på 200 gånger 2, 400 newton-meter, eller 400 joule.

Arbete mäts i joule, precis som energi. För om du tänker efter, så är ju arbete energi som har omsatts i förflyttning och energi, är kapacitet att utföra arbete.

Förvirrad?

Det är lugnt. Även om du behärskar matematiken, är det svårt att verkligen förstå, vad energi och arbete är.

Sammanfattning

Fysikalisk arbete är att utsätta något för en kraft som orsaker förflyttning.
Arbete är kraft gånger sträckan: W = F · S.
Arbete mäts i newton-meter, eller joule.

Механічні роботи