Jednostki pracy, mocy i energii

Praca

W=Fs

Jednostka pracy mechanicznej jest iloczynem jednostki siły i jednostki drogi. W układzie SI jest nią dżul (J); jest to praca, jaką wykonuje siła 1 niutona (N) na drodze 1 m, przebytej w kierunku działania siły
1J = 1N x 1m = 1kg x 1m² / 1s²

Jednostka pracy w okładzie CGS jest erg; jest to praca, jaką wykonuje siła 1 dyny na drodze 1cm, przebytej w kierunku działania siły.
1erg = 1dyna x 1cm = (1g x 1cm / s²) x 1cm = 1g x 1cm² / 1s²

Jednostką pracy w układzie technicznym jest kilogramometr (kGm); jest to praca, jaką wykonuje siła 1kG na drodze 1m, przebytej w kierunku działania siły.
1kG x 1m = 1kGm

Zależności między jednostka pracy w układzie SI a jednostkami pracy w układach CGS i technicznym są nastepujące:
1J = 1N x 1m = 105dyn x 102cm = 107ergów
1J = 1N x 1m = 1 / 9,81kG x 1m = 1 / 9,81 kGm ≈ 0,1kGm

Moc

P = W/t

Mocą P nazywamy stosunek pracy W do czasu t zużytego na jej wykonanie.

W układzie SI jednostką mocy jest wat (W), czyli dżul na sekundę.
1W = 1J/1s = 1N x 1m / 1s = 1kg x 1 m2 / 1s3

W układzie CGS jednostką mocy jest erg na sekundę.
1erg / 1s = (1g x 1cm2) / (1s2 x 1s) = 1g x 1cm2 / s3

Jednostką mocy w układzie technicznym jest kilogramometr na sekundę (kGm/s), często jednak używa się jednostki wtórnej zwanej koniem mechanicznym, przy czym
1KM = 75 kGm/s

poprzednio wprowadzono zależność
1kGm = 9,81J

w takim razie
1kGm / 1s = 9,81 J/s = 9,81W

oraz
1KM = 75 kGm/s = 75 x 9,81W = 736W

stąd
1KM = 0,736kW
1kW = 1,36 KM

Energia mechaniczna

E = W

Zasób pracy W nagromadzony w ciele jest miarą jego energii mechanicznej E. Jednostki energii są więc takie same jak jednostki pracy.

Energia mechaniczna występuje w dwóch postaciach:
Jako energia potencjalna (Ep), którą posiadają niektóre ciała w spoczynku lub energia kinetyczna (Ek), którą obdarzone są ciała w ruchu.

Ciało o masie m i ciężarze Q=mg położone na wysokości h na d pewnym punktem odniesienia może spadając wykonać pracę W=Qh, a więc energia potencjalna położenia Ep wyraża się wzorem
Ep = Qh lub Ep =mgh

Ciało o masie m wprawione w ruch postępowy jednostajnie zmienny pod działaniem stałej siły F, która na drodze s udziela mu prędkości v , ma energię kinetyczną Ek równą pracy W wykonanej na tej drodze, zatem
Ek = W = Fs