機械功，又稱“功”，是能量轉換的量度。物理學中機械功表示力對物體作用的空間的累積的物理量，功是標量，其大小等於力與其作用點位移的標積，國際單位制單位為焦耳。
基本介紹
- 中文名：機械功
- 外文名：mechanical work。
- 又名：功
- 提出者：英國物理學家范科爾
概念,定義,功的計算,功率,機械效率,有用功,總功,額外功,機械效率,功的概念與論證,沒有做功的情況,
概念
機械功的概念最早由英國物理學家范科爾提出，它的定義是：
功的定義
功的定義1.作用在物體上的力；
2.物體在力的方向上移動一定的距離。
定義
機械功的英文學名是mechanical work。
功是能量轉換的量度。物理學中表示力對路程的累積的物理量，是過程量，屬於標量。
物理學規定，作用在物體上的所有力使其合外力不為零，並且使物體在力的方向上移動了一段距離，就說這個力對物體做了機械功(簡稱功)
合外力越大，物體在力的方向上移動的距離越大，力對物體做的功就越多。
功的計算
- 功W等於做功的兩個必要因素：作用在物體上的力F和物體在力的方向上的分位移s的乘積。W =F s。
若物體的位移為l,位移與某一個作用力的夾角為θ，那么這個力做的功W=Fl=|F|·|l|cosθ=F l cosθ
注意！加粗的是矢量。寫W=Fs或W=Fl時（其實都一樣），要注意力F和位移s或l時，要注意它們都為矢量，滿足矢量的數乘運算法則，而不能直接相乘，及W=Fl=|F|·|l| cosθ=F l cosθ （此處F與l表示力和位移的大小）
如果力和物體移動的距離相互垂直（θ=90°），也就是物體在力的方向上分位移為零，那么這個力就沒有對物體做功。證明如下：
∵F⊥l
∴F·l=W=0
2.功的單位——焦(耳)J
1焦耳=1牛頓·米
1J= 1N·m
功率
定義：把單位時間內所做的功叫做功率，功率是比較物體做功快慢的物理量。
功率和速度、熱值等物理量一樣，是一個比值定義的物理量。
用P表示功率，W表示功，t表示做功的時間，則功率可表示為P=W÷t（功率等於功除以時間）P=F`V
在SI制中1瓦=1焦/秒
1千瓦=1000瓦 1兆瓦=1000千瓦
附：另一個功率單位：馬力 1馬力=735瓦
機械效率
有用功
定義：人們利用機械提升重物時，做的功中對人們需要的，有價值的功。
有用功總功
定義：人們使用機械實際用的力與這一力在機械上的作用點移動距離的乘積，即W總=Fs.
總功
總功額外功
定義：人們利用機械提升重物時所做的功中，用來克服摩擦阻力和機械自重而做的功（不想做而又不得不做的功）。W額=W總-w有用
機械效率
定義：有用功跟總功的比值叫機械效率。用η表示：η=w有用/w總功×100%。
在物理學中，所有的能量效率都等於“有用的能量”/“總的能量”×100%
現實生活中機械效率η永遠小於1，η的大小標誌著一台機械性能的好壞。
功的概念與論證
許多人這么認為：
然後我們用物理學知識來解答：
我們知道牛頓第二定律：
因為物體做勻速直線運動，可以判斷出牽引力和阻力平衡，外合力F=0
我們知道動能定律：
W = △E
= E'-E
= mv'^2/2-mv^2/2
物體運動狀態不變，前後速度不變，
v=v'
W=0
所以，100牛頓力推動物體沿直線勻速前行100米，合外力做功為0，但牽引力做功10000J，阻力做功10000J
所以許多課本以及科學書籍的問題出在定義不清，許多老師都忽略了這個問題。W=Fs中求解力的功時，需指明是哪個力的功。
上面提出的問題有了答案，任何物體做勻速直線運動時，外合力為零。而如果只討論牽引力做的功，那10000焦耳則沒有問題
