Работа, мощность, энергия в физике 7 класса: формулы и задачи

Лифт везёт людей на десятый этаж: мотор совершает работу, делает это с какой-то мощностью, а пассажиры наверху получают запас энергии. Так связаны величины раздела «Работа, мощность, энергия» в физике 7 класса: работа и энергия измеряются в джоулях, мощность — в ваттах. На странице все четыре формулы раздела, задача про подъём груза и путь по темам.

Суть простыми словами

Представь, что ты несёшь рюкзак вверх по лестнице. Работа — сколько сделано: чем тяжелее рюкзак и выше этаж, тем она больше. Мощность — как быстро: на тот же этаж можно подняться за минуту, а можно за двадцать секунд. Энергия — запас, из которого берётся работа: поднятый рюкзак, если его уронить, сам совершит работу при падении.

Формулы раздела:

• работа A = F · s, единица — джоуль (Дж). Сила F в ньютонах, путь s в метрах вдоль силы. Если сила не двигает тело, работа равна нулю;
• мощность N = A / t, единица — ватт (Вт); 1 Вт = 1 Дж / с, 1 кВт = 1000 Вт;
• энергия: кинетическая E к = mv² / 2, потенциальная E п = mgh, полная E = E к + E п. Единица тоже джоуль;
• простые механизмы: рычаг и блоки позволяют прилагать меньшую силу, но выигрыша в работе не дают.

Все три величины связаны. Работа и энергия измеряются в одних и тех же джоулях: когда тело совершает работу, его энергия уменьшается на столько же джоулей, а когда над телом совершают работу, энергия растёт. Мощность — это просто «работа в секунду», поэтому в ваттах всегда прячутся джоули, поделённые на секунды. Если в задаче ты видишь слова «за какое время» или «как быстро», нужна мощность; если «какую работу» или «сколько энергии» — джоули.

Разобранная задача. Рабочий равномерно поднимает груз 30 кг на высоту 2 м за 5 с. Найди работу и мощность. При равномерном подъёме сила равна весу груза: F = mg = 30 · 10 = 300 Н. Работа A = F·s = 300 · 2 = 600 Дж. Мощность N = A / t = 600 / 5 = 120 Вт.

Темы раздела

• механическая работа 7 класс
• механическая мощность 7 класс
• механическая энергия 7 класс
• блоки физика 7 класс

Где встречается на экзамене

Задачи раздела в нашем банке размечены под задания ВПР (см. ВПР по физике 7 класс): практические задачи и распознавание явлений. Через два года, на ОГЭ, энергия понадобится в задании 12 и задании 19, а рычаг — в расчётном задании 7.

Где ошибаются

1. Ставят в формулу массу вместо силы. Работа A = F·s, а вес груза F = mg.
2. Считают работу, когда тело не сдвинулось. Держишь шкаф на месте: путь нулевой, работа нулевая.
3. Считают, что мощный мотор всегда сделал больше работы. Он делает её быстрее, а сколько всего сделано, зависит ещё и от времени: A = N · t.
4. Не переводят время и путь. Минуты нужно перевести в секунды, километры в метры.
5. Ждут выигрыша в работе от механизма. Выигрыш в силе всегда оплачивается путём.

Шпаргалка за 30 секунд

Весь раздел собран в одном тренажёре — «Работа, мощность и простые механизмы»: там видно, когда работа есть, а когда её нет, можно устроить гонку мощностей и погрузить ящик в кузов семью способами. Читать темы удобнее по порядку, начиная с механической работы 7 класс. Если раздел кажется сложным, пробное по физике покажет на карте знаний, с какой темы начинать.