arbete - Välj ett pussel att lösa

Arbete är inom fysiken den energimängd som omvandlas när en förflyttning sker under inverkan av en kraft. Den härledda SI-enheten för arbete är joule (J) = N·m = W·s = kg·m²/s². Andra enheter är bland andra kilowattimme (kWh), kalori och elektronvolt. Det arbete som utförs av en konstant kraft med storleken F på en punkt som rör sig en förskjutning s i riktningen för kraften är produkten W = F s {\displaystyle W=F\,s} Om exempelvis en kraft av 10 newton (F = 10 N) verkar i en punkt som färdas två meter (s = 2 m), utförs ett arbete W = (10 N) (2 m) = 20 Nm = 20 J, vilket ungefär är arbetet att lyfta en 1-kilos vikt från marken till 2 meters höjd mot tyngdkraften. Arbetet fördubblas antingen genom att lyfta dubbla vikten samma avstånd eller genom att lyfta samma vikt dubbla avståndet. Exempel på en lyftanordninig: Om linan dras en sträcka s med kraften F, lyfts lasten sträckan s/2, men kraften som verkar på vikten är 2F, varför det fysikaliska arbetet är detsamma i båda fallen. Termen arbete introducerades år 1826 av den franske matematikern Gaspard-Gustave Coriolis som "vikt lyft till en viss höjd", vilket grundar sig på bruket av tidiga ångmaskiner för att lyfta hinkar med vatten från översvämmade gruvgångar. Inom mekaniken definieras arbete som skalärprodukten av en kraft- och en avståndsvektor integrerad över en bana enligt W = ∫ s 1 s 2 F ( s ) ⋅ d s {\displaystyle W=\int _{\mathbf {s} _{1}}^{\mathbf {s} _{2}}\mathbf {F} (\mathbf {s} )\cdot \mathrm {d} \mathbf {s} } där s1 är banans startpunkt och s2 är banans ändpunkt (se figur 1). Om kraften F kan beskrivas som gradienten till en potential, till exempel som F = − ∇ V = − ( ∂ V ∂ x , ∂ V ∂ y , ∂ V ∂ z ) , {\displaystyle \mathbf {F} =-\nabla V=-\left({\frac {\partial V}{\partial x}},{\frac {\partial V}{\partial y}},{\frac {\partial V}{\partial z}}\right),} där V är en potentialfunktion, sägs F vara en konservativ kraft och det av F uträttade arbetet är oberoende av vägen mellan start- och slutpunkt. Är en potentialfunktion tillgänglig är det möjligt att direkt använda denna enligt W = V ( s 2 ) − V ( s 1 ) {\displaystyle W=V(\mathbf {s} _{2})-V(\mathbf {s} _{1})} där arbetet är skillnader i potentiell energi.