Равенство работ при использовании механизмов
Механизм может давать выигрыш в силе, но он не даёт выигрыша в работе. Это проявляется в опыте: чтобы поднять груз напрямую на высоту h, нужна работа A₁ = P · h (P — вес груза). Если тот же груз поднимать по наклонной плоскости или с помощью рычага, сила меньше (F < P), но путь, пройденный силой, длиннее (s > h): A₂ = F · s. В идеальном механизме без трения A₂ = A₁, то есть F · s = P · h. Например, при подъёме груза 1000 Н на 2 м: A₁ = 1000 · 2 = 2000 Дж; по наклонной плоскости длиной 8 м F = 250 Н, A₂ = 250 · 8 = 2000 Дж. С подвижным блоком сила вдвое меньше, но мы вытягиваем вдвое больше верёвки. Для рычага тоже F₁ · s₁ = F₂ · s₂ (в идеале). В реальных механизмах из-за трения и веса деталей затраченная работа всегда больше полезной.
Опыт: с помощью динамометра подними один и тот же груз прямо вверх (F₁, h), а затем втащи его вверх по доске (F₂, s). Сравни A₁ = F₁ · h и A₂ = F₂ · s: какая немного больше и почему? Безопасность: используй небольшой груз (200–300 г) и держи руки подальше от краёв доски.