物理相关：功

机械功，简称功。

人们注意到，通过动滑轮提升重物时，滑轮质量十分轻时，满足以下关系：

$Fs=Gh$

也就是说，力与距离的乘积是一个有意义的物理量。

其定义为：

力和物体在力的方向上移动距离的乘积。

注意这里的下划线。

也就是说，以下情况物体不做功：

• 有力没有距离。（e.g. 用力推车但没推动）
• 有距离没有力。（e.g. 踢足球，足球因惯性运动）
• 力与距离方向垂直。（e.g. 提水桶在平面上匀速直线运动）

如何计算功？由定义，可得

$W=F\cdot s$

即

$s=\dfrac {W}{F},F=\dfrac {W}{s}$

若重力做功，我们也写成

$W=G\cdot h$

由国际单位制，可以得到功的单位$\text{N} \cdot \text{m}$，为纪念物理学家焦耳，定义为$\text{J}$。即

$1 \text{N} \cdot \text{m}= 1 \text{J}$

也就是说，机械可以省距离，也可以省力，但决不能省功。

下面留一道习题。

某同学用$100 \text{N}$的力，将重$6 \text{N}$的足球一脚踢出去$20 \text{m}$远，他对足球做的功：
A. $2000 \text{J}$
B. $120 \text{J}$
C. $2120 \text{J}$
D. 条件不足，无法判断

请等待下一次关于功率的介绍。

Lake桑

2018.5.24