Vetotyö

Vetotyö on fysikaalinen käsite, jolla tarkoitetaan voiman tekemää työtä kappaleen liikuttamisessa vetämällä sitä. Työ syntyy, kun kappaleen siirtymään vaikuttava voima saa kappaleen liikkumaan ja voima ei ole täysin kohtisuorassa siirtymää vastaan.

Määritelmä ja laskukaavat: Vetotyö W voidaan määritellä integroituna F · ds -kertana, missä F on voima ja ds on kappaleen pienin siirtymä. Jos voima on vakio ja muodostuu kulma φ voiman ja siirtymän välillä, W = F s cos φ. Vaakasuoralla liikkeellä, jossa voima kohdistuu osittain siirtymään, W = F cos θ · d, missä θ on voiman ja liikkeen välinen kulma. Työn yksikkö on joule (N·m).

Energia ja teho: Vetotyö liittyy työ-energia-lakiin; kokonaisvoiman tekemä työ muuttaa kappaleen nopeutta, eli W_net = ΔK. Teho, kuka työ nopeat, on P = dW/dt = F · v, missä v on kappaleen nopeus. Voiman suunta ja kitka vaikuttavat työn suuruuteen: kitkavoiman tekemä työ on yleensä negatiivinen, ja gravitaation tekemä työ riippuu mahdollisesta korkeuden muutoksesta, kuten mäessä.

Esimerkkejä: Vetäessä laatikkoa vaakasuoralla pinnalla kiinteällä voimalla F 20 N 5 metrin matkalla, jos voima on suoraan eteen, W = 20 N × 5 m = 100 J. Jos voima kohdistuu kulmassa θ suhteessa liikkeeseen, W = F cos θ × d. Kitkalta vastustava työ vähentää tehokkaasti käytettävissä olevaa energiaa.

Käytännön huomioita: Vetotyön suuruuteen vaikuttavat voiman suunta, matka, kitka ja mahdolliset esteet. Konservatiiviset voimat voivat tehdä työn riippumattomaksi reitistä, mutta käytännön tilanteissa ilmenevät usein sekä ei-konservatiiviset että teholliset tekijät.