Práce je definována jako energie, kterou přidáme objektu působením síly F
na určitou vzdálenost r
.
To může znamenat např. zvednutí objektu na vzdálenost r
proti gravitaci. Přidaná energie je pak potenciální energií. V tomto případě však chci ukázat, jak souvisí práce s kinetickou energií.
Působíte-li na předmět silou, aby se pohyboval rychleji, zvyšujete jeho kinetickou energii.
Jak spolu souvisí, ukážu na jedné z pohybových rovnic, kterou jsem se zabýval dříve.
Začneme definicí (1)
a pak ji zjednodušíme (2)
tím, že počáteční rychlost v₀
a počáteční uražená vzdálenost r₀
jsou obě nulové.
Nakonec rovnici (3)
přeuspořádáme tak, abychom získali způsob vyjádření r
, který můžeme dosadit do W = Fr
.
Z rovnice chceme také odstranit zrychlení, protože výraz pro kinetickou energii ho neobsahuje. Přestavíme si druhý Newtonsův zákon:
Nyní máme kousky k odvození rovnice pro kinetickou energii.
(7)
dosadíme r
do rovnice (3)
. Pak můžeme nahradit a
v rovnici (9)
definicí pro zrychlení v rovnici (8)
.
Nakonec (11)
vidíme, že práce se rovná kinetické energii.
Když jsem si náhodou znovu pročítal tento příspěvek, všiml jsem si, že můj postup mohl být mnohem jednodušší.
Pokud začneme s W = Fv²/2a a F = ma, pak místo a dosadíme přímo F a dostaneme W = mav²/2a. Pak a snadno odstraníme a dostaneme W = mv²/2.