机械功原理(mechanical work theorem)又叫机械黄金定律,即利用任何机械做功时,动力对机械所做的功,等于机械克服所有阻力所做的功。也就是说,使用任何机械都不能省功这个结论。此定律也可写成有用功与额外功之和等于总功。
功(英语:work),也叫机械功,是物理学中表示力对物体作用的空间的累积的物理量,功是标量,大小等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,国际单位制单位为焦耳。“功”一词最初是法国数学家古斯塔夫·科里奥利创造的。
解释
如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,力学里就说这个力做了功。 即使存在力,也可能没有做功。例如,在匀速圆周运动中,向心力没有做功,因为做圆周运动的物体的动能没有发生变化。同样的,桌上的一本书,尽管桌对书有支持力,但因没有位移而没有做功。
总的来说不做功的情况有三种:不劳无功、有劳无功和垂直无功。(不劳无功:只移动了距离,但在这移动的方向上没产生力,即0*Fs·cosα=0焦耳;有劳无功:只有力,却在力的方向上没有移动一定的距离,F*0scosα=0焦耳;垂直无功:物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直,Fscos90°=Fs*0=0焦耳。)
热传导不被认为是做功,因为能量被转化成了微观原子的振动而非宏观的位移。
PS:功的实质就是力的空间累积。
力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功(mechanical work),简称功。
功定义为力与位移的内积。其中,W 表示功,F 表示力,而dx 表示与外力同方向的微小位移;上式应表示成路径积分,a 是积分路径的起始点,b 是积分路径的终点。为了了解物体受力作用,经过一段距离后所产生的效应,而定义出功的概念。
功是标量,所以功的正、负不表示方向。功的正负也不表示功的大小。它仅仅表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功,或者说是表示力对物体做了功还是物体克服这个力做了功。若要比较做功的多少,则要比较功的绝对值,绝对值大的做功多,绝对值小的做功少。功是能量变化的量度,做功的多少反映了能量变化的多少,功的正负则反映了能量转化的方向(注意:不是空间的方向)。
判断一个力对物体是否做功,可根据该力和物体位移方向的夹角是否为90°,或力与物体速度方向的夹角是否总是90°来确认力是否对物体做功。夹角大于90°时功为负,夹角小于90°时功为正。
以上内容参考百度百科-功