כוח לעומת עבודה
כוח ועבודה הם שני מושגים חשובים מאוד שנדונו במכניקה. כוח מתאר את קצב העברת האנרגיה. העבודה מתארת את כמות האנרגיה המועברת. שני המושגים הללו חשובים מאוד בתחומים כמו הנדסה, פיזיקה, תרמודינמיקה ואפילו ביולוגיה אנושית. במאמר זה, נדון במה זה עבודה וכוח, ההגדרות שלהם, קווי הדמיון בין עבודה וכוח, היישומים שלהם, ולבסוף ההבדל בין כוח ועבודה.
Work
בפיזיקה, עבודה מוגדרת ככמות האנרגיה המועברת על ידי כוח הפועל במרחק.עבודה היא כמות סקלרית, כלומר יש רק גודל לעבודה, והכיוון אינו קיים. שקול חפץ שנגרר על משטח מחוספס. יש חיכוך שפועל על האובייקט. עבור נקודות A ו-B נתונות, קיימים ביניהן מספר אינסופי של נתיבים; לכן, ישנם אינסוף מסלולים לקחת את התיבה מ-A ל-B. אם המרחק שהקופסה עוברת כאשר היא נלקחת בנתיב מסוים הוא x, העבודה שנעשתה על ידי חיכוך (F) על הקופסה היא -F x, בהתחשב רק הערכים הסקלרים. לנתיבים שונים יש ערכי x שונים. לכן העבודה שנעשתה שונה. ניתן להוכיח שהעבודה תלויה בנתיב שנלקח, כלומר עבודה היא פונקציית נתיב. עבור שדה כוח שמרני, העבודה שנעשתה יכולה להיחשב כפונקציה של המדינה. יחידת העבודה של SI היא ג'ול, הנקראת לכבודו של הפיזיקאי האנגלי ג'יימס ג'ול. יחידת CGS לעבודה היא ארג. יחידות נוספות הן פוט-פאונד, פוט-פאונד וליטר-אטמוספירה. בתרמודינמיקה, העבודה מכונה בדרך כלל עבודת הלחץ מכיוון שהלחץ הפנימי או החיצוני הוא מחולל הכוח שעושה את העבודה.במצב לחץ קבוע, ניתן לקחת את העבודה שנעשתה כ-P. ΔV, כאשר P הוא הלחץ ו-ΔV הוא השינוי בנפח.
Power
כדי להבין נכון את מושג הכוח, צריך קודם כל להבין את מושג האנרגיה. אנרגיה היא מושג לא אינטואיטיבי. המונח "אנרגיה" נגזר מהמילה היוונית "energeia", שפירושה פעולה או פעילות. במובן זה אנרגיה היא המנגנון מאחורי פעילות. אנרגיה אינה כמות ניתנת לצפייה ישירה. אבל זה יכול להיות מחושב על ידי מדידת מאפיינים חיצוניים. ניתן למצוא אנרגיה בצורות רבות. אנרגיה קינטית, אנרגיה תרמית ואנרגיה פוטנציאלית הם למנות כמה. אנרגיה נמדדת בג'אול. כוח מוגדר כקצב האנרגיה. קצב זה יכול להיות המרה או יצירת אנרגיה. כאשר אין תגובות גרעיניות, כוח הוא תמיד קצב ההמרה של אנרגיה. אנרגיה נמדדת בוואט. 1 וואט שווה ל-1 ג'אול לשנייה. במערכות חשמל, יחידה הנגזרת מוואט משמשת למדידת כמות האנרגיה.יחידה זו היא קילוואט-שעה.
מה ההבדל בין כוח לעבודה?
• עבודה מייצגת את כמות האנרגיה המועברת כשעושים משהו. כוח מייצג את מהירות העברת האנרגיה.
• העבודה נמדדת בג'אול ואילו הספק נמדד בוואטים.
• לאובייקט יכול להיות ערך עבור העוצמה מבלי לבצע עבודה כלשהי. אם האובייקט עושה עבודה כלשהי, ערך העוצמה לא יכול להיות אפס.
