Práce, energie, výkon

Rozpracováno. Zbývá doplnit sbírku úloh a cvičení.

Mechanická práce

Tíhová potenciální energie

Kinetická energie

Zákon zachování mechanické energie

Výkon, příkon, účinnost – část 1

Výkon, příkon, účinnost – část 2

Shrnutí a vztahy

  1. Mechanická práce: $W = F \cdot s$, kde $s$ je délka dráhy, po které síla působí. Pokud není síla a posunutí ve stejném směru, nutno počítat $W = Fs\cos(\alpha)$.
  2. Kinetická energie: $E_k = \frac{1}{2}mv^2$, kde $m$ je hmotnost a $v$ rychlost tělesa.
  3. Potenciální tíhová energie v homogenním poli: $E_p = mgh$, kde $h$ je výška nad referenční hladinou (zemí).
  4. Zákon zachování mechanické energie při pádu: $E = \frac{1}{2}mv^2 + mgh = \text{konst}$, kde první člen je kinetická energie a druhý člen potenciální tíhová energie.
  5. Výkon, příkon, účinnost: Výkon $P = W/t$, kde $W$ je vykonaná práce a $t$ je doba, po kterou práce byla konána. Analogicky pro příkon bychom měli $P_0 = E/t$, kde $E$ je spotřebovaná energie. Výkon (např. motoru auta) je možné také určit ze vztahu $P = F \cdot v$, kde $F$ je tažná síla působící na auto a $v$ jeho rychlost (plyne ze vztahu $P = W/t = Fs/t = Fv$). Účinnost definujeme jako podíl výkonu a příkonu $\eta = P/P_0$, případně také jako podíl užitečné vykonané práce ku spotřebované energii.