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(英語:work),也叫機械功,是物理學中表示力對位移的累積的物理量,指從一種物理系統到另一種物理系統的能量轉變,尤其是指通過使物體朝向力的方向移動的力的作用下能量的轉移。與機械能相似的是,功也是標量,國際單位制單位為焦耳。

目錄

簡介

即使存在力,也可能沒有做功。例如,在勻速圓周運動[1]中,向心力沒有做功,因為做圓周運動的物體的動能沒有發生變化。同樣的,桌上的一本書,儘管桌對書有支持力,但因沒有位移而沒有做功。

單位

國際單位制中功的單位為焦耳(J)。焦耳被定義為用1牛頓的力對一物體使其發生1米的位移所做的機械功的大小。量綱相同的單位牛·米有時也使用,但是一般牛·米用於力矩,使其跟功和能區別開。

非國際單位制單位包括爾格、英尺·磅、千瓦時(kW•h)、大氣壓力、馬力時(HP•h)。而由於具有相同的物理量─熱能,偶爾會見到以熱量熱能形式表示的測量單位,如:卡路里(cal)、BTU等。

約束力

約束力決定了系統中對象的位移,將其限制在範圍內(以斜面加重力為例,當物體受到無法再伸長的緊繩約束使其不能再下滑,物體就會卡在斜面上)。它消除了在該方向上所有的位移,即物體平行此力的速度被約束為0,因此約束力不對系統做功。

例如:用一根繩子系上一個小球做勻速圓周運動,小球會受到來自繩子,方向指向圓心的一個向心力。這個的方向和球速度的方向垂直,所以這個力不做功(W=0)。又如桌上有一本書,施加外力會使書在桌面上移動。如果再對書施加一個垂直的力(實際上書受到的重力和支持力就屬於這個力),和其欲移動之方向垂直,則此約束力(施加的垂直力)不做功。

磁場中的帶電粒子受到磁力(洛倫茲力)的大小為F = qv×B,其中q為電荷,v是粒子速度,而B為磁場強度。外積結果恆垂直於兩原向量,因此F⊥v。而兩垂直向量的內積恆零,因此磁力做的功W = F · v = 0。磁力可改變此粒子運動的方向,但是永遠無法改變運動速度(也就是動能)。

功與動能

功動能定理[2](The work–kinetic energy theorem)或稱功能定理(The work–energy theorem)、功能原理(The work–energy principle),意指合力作用在物質上(合力做功)的功等於物質的動能變化量。

視頻

功 相關視頻

功的簡單計算(二)-樂樂課堂
物理乾貨:功的概念

參考文獻

  1. [http://www.docin.com/p-1211140177.html 勻速圓周運動概念,豆丁網
  2. 動能定理,高中物理網