Arbeid i fysikk – regn ut W = F · s

Slik regner du ut arbeid

I fysikk gjør en kraft arbeid når den flytter noe. Virker kraften i samme retning som bevegelsen, er arbeidet W = F · s, kraft ganger strekning. Står kraften skrått, er det bare komponenten langs bevegelsen som teller: W = F · s · cos θ. Enheten er joule, og 1 J = 1 N · m.

Drar du en kjelke 100 meter med en kraft på 50 N i tauet, og tauet heller 30° oppover, blir arbeidet 50 · 100 · cos 30° = 4 330 J. Drar du rett bortover (0°), blir det 5 000 J.

Snu formelen

• Kraft: F = W ÷ (s · cos θ). 1 000 J over 10 meter krever 100 N.
• Strekning: s = W ÷ (F · cos θ). 1 000 J med 250 N rekker 4 meter.

Når gjør en kraft arbeid?

Arbeid i fysikk er ikke det samme som anstrengelse. Bærer du en tung handlepose bortover gata, virker kraften fra armen oppover, mens bevegelsen er vannrett. Vinkelen er 90°, cos 90° = 0, og armen gjør ikke noe arbeid på posen. Står du stille og holder en vekt, gjør du heller ikke noe arbeid, selv om musklene blir slitne.

Er vinkelen større enn 90°, blir arbeidet negativt. Friksjon og bremsekrefter gjør negativt arbeid: de tar energi ut av bevegelsen. Skyver du en kasse på 20 kg 10 meter over et gulv med friksjonstall 0,4, gjør friksjonen et arbeid på −784,8 J, og du må gjøre like mye positivt arbeid for å holde farten. Friksjonskraften finner du med friksjonskalkulatoren.

Løftearbeid

Løfter du noe med jevn fart, er kraften lik tyngden, og arbeidet blir W = m · g · h. Å løfte en kasse på 20 kg opp på et bord på 1,5 meter krever 294,3 J. Det er det samme om du løfter rett opp eller går i en trapp: bare høydeforskjellen teller. Arbeidet lagres som potensiell energi.

Arbeid og energi

Arbeid er overført energi. Arbeid-energi-setningen sier at det samlede arbeidet på en gjenstand er lik endringen i kinetisk energi: W = ΔEk. Akselererer du en bil, går arbeidet fra motoren til kinetisk energi. Hvor raskt arbeidet gjøres, er effekten, P = W ÷ t, som du regner ut med effektkalkulatoren.