1. Mechanikai munka fogalma
    • Fizikai értelemben akkor történik munkavégzés, ha egy testre erő hat, és ennek következtében a test az erő irányába elmozdul. Pl.: egy testet függőleges irányban állandó sebességgel felemelünk.
    • Ha az erő és az elmozdulás egymásra merőleges, akkor fizikai értelemben nem történik munkavégzés. Pl.: ha egy táskát függőlegesen tartunk, és úgy sétálunk, akkor sem a tartóerő, sem a nehézségi erő nem végez munkát.
    • Ha az erő és az elmozdulás egymással α szöget zár be, akkor az erőnek az elmozdulás irányába eső komponense végez munkát.
    • A munka jele: W

    • A munka mértékegysége: [W]=Nm=J
    • A munka skalármennyiség, amelyet számmal jellemzünk.
    • Ha az erőt ábrázoljuk az elmozdulás függvényében akkor a grafikon alatti terület mérőszáma megegyezik a munkavégzés mérőszámával.
      Ezt állandó erő által végzett munka esetén könnyen beláthatjuk.
  2. A mechanikai munkavégzés fajtái
    1. Emelési munka
      • Emelési munkáról akkor beszélünk, ha egy m tömegű testet függőleges irányba állandó sebességgel felemelünk.
      • Az állandó sebesség feltétele, hogy az emelő erő ugyanolyan nagyságú legyen, mint a nehézségi erő.
        |F| = |Fneh|
      • Az emelőerő munkája tehát:

      • Ha állandó m tömegű testet emelünk, akkor az emelő erő munkája egyenesen arányos a h magassággal. Tehát minél magasabbra emeljük a testet, annál több munkát kell végeznünk.
    2. Nehézségi erő munkája
      Miközben állandó sebességgel emeljük a testet, a nehézségi erő is végez munkát. Mivel ez az erő lefelé, az elmozdulás iránya függőlegesen felfelé mutat, azaz ellentétes, ezért emeléskor a nehézségi erő munkája

      Ha állandó sebességgel süllyesztjük a testet, akkor

      • a nehézségi erő munkája: 

      • az emelő erő munkája

    3. Gyorsítási munka

      Ha egy m tömegű testre állandó erő hat s úton, akkor az erő irányába gyorsul a test.

      Mivel az erő és az elmozdulás azonos irányú, ezért

      A nulla kezdősebességgel induló testen az állandó erő hatására az elmozdulás irányában végzett gyorsítási munka egyenesen arányos a sebesség négyzetével, az arányossági tényező a tömeg fele.

    4. Súrlódási erő munkája

      Ha vízszintes felületen állandó sebességgel mozgatunk egy testet, akkor az általunk kifejtett erő megegyezik a felület által a testre kifejtet súrlódási erő nagyságával.

      Ilyenkor

      • a húzóerő munkája: 
      • a súrlódási erő munkája:

    5. Rugóerő munkája

      A rugó megnyújtásakor és összenyomásakor a rugóban erő ébred.
      A rugóban fellépő erő egyenesen arányos a hosszváltozásával, de vele ellentétes irányú, az arányossági tényező a rugóállandó.

      Ha a rugóerő ellenében kifejtett erőt ábrázoljuk a megnyúlás függvényében, akkor az origóból kiinduló félegyenest kapunk.

      A grafikon alatti terület mérőszáma rugóerő ellenében kifejtett erő munkájával lesz egyenlő, ami megegyezik a rugóerő munkájával is.

      A rugóerő munkája egyenesen arányos a megnyúlás négyzetével, az arányossági tényező a rugóállandó fele.

  3. Mechanikai energia és fajtái

    Az energia bármely zárt rendszer kölcsönható képességét jellemző skalármennyiség.
    Jele: E
    Mértékegysége:

    Az energia legfontosabb jellemzői:

    • A testek, mezők elidegeníthetetlen tulajdonsága, amely a kölcsönható képességüket jellemzi.
    • Az energia viszonylagos mennyiség.
      Pl.: a helyzeti energia értéke az általunk megválasztott nulla szinttől függ, vagy a mozgási energia értéke a vonatkoztatási rendszertől.
    • Van olyan energiafajta (nem mechanikai energia), amely csak meghatározott értékeket vehet fel, kvantumos. Ilyen pl. az elektromágneses sugárzás energiája.

    1. Helyzeti energia

      • A nulla szinthez képest h magasságba felemelt test a helyzetéből adódóan energiával rendelkezik.
      • Egy m tömegű test helyzetéből adódó energiájának a mértéke megegyezik azzal a munkával, amelyet akkor végzünk, ha a testet a nulla szintről h magasságba emeljük állandó sebességgel, vagy amelyet a test végez, ha h magasságból a nulla szintre esik.

    2. Mozgási energia, munkatétel
      • Egy test mozgása során is lehet kölcsönható képessége, amelyet a mozgási energiával jellemzünk.
      • A mozgási energia mértéke megegyezik azzal a munkával, amelyet akkor végzünk, ha egy m tömegű test sebességét nulláról v-re növeljük, vagy amelyet a test akkor végez, ha sebessége v-ről nullára csökken.

      A munkatétel kimondja, hogy egy pontszerű test mozgási energiájának a megváltozása megegyezik a  testre ható eredőerő munkájával.

    3. Rugalmas energia

      A rugalmas testeknek alakváltozásuk miatt van kölcsönható képességük.
      A rugalmas energia megegyezik a hosszváltozás négyzetével, az arányossági tényező a rugóállandó fele.

    4. Forgási energia

      A testeknek forgásuk miatt is lehet kölcsönható képességük, amelyet a forgási energiával jellemzünk.
      A forgási energia egyenesen arányos a szögsebesség négyzetével, az arányossági tényező a tehetetlenségi nyomaték fele.

  4. A mechanikai energia megmaradásának törvénye

    Zárt mechanikai rendszerben a mechanikai energiák összege állandó.

    Zárt mechanikai rendszer az olyan rendszer, amelyre nem hatnak külső erő, vagy azok eredője nulla.

    A mechanikai energia megmaradásának törvényét másképp is megfogalmazhatjuk: Ha egy testre ható erők eredője konzervatív erő, akkor a  mechanikai energiák összege állandó.

    Ez könnyen bebizonyítható egy szabadon eső test esetén a pálya három pontjában. Mindhárom pontban az összenergia ugyanaz.

    • Az 1. pont a nulla szinthez képest h magasságban van. Innen ejtjük el a testet.
    • A 2. pont a nulla szinthez képest már csak x magaságban van. Itt a test sebessége v2. Az indulástól számítva t2 idő alatt ér ide a test.
    • A 3. pont a nulla szint. Itt a test sbessége v3. Az indulástól számítva t3 idő alatt ér ide a test.

  5. Hatásfok

    A számunkra hasznos energiaváltozások mindig együtt járnak a cél szempontjából felesleges energiaváltozásokkal.

    Egy energiaváltozással járó folyamat akkor gazdaságos, ha az összes energiaváltozás minél nagyobb hányada fordítódik a hasznos energiaváltozásra.
    A folyamatot gazdaságosság szempontjából a hatásfokkal jellemezük.

    A hatásfok az a viszonyszám, amely megmutatja, hogy az összes energiaváltozás hányad része a hasznos energiaváltozás.

    Jele:

  6. Teljesítmény

    A munkavégzés közben a munka nagysága mellett az is fontos kérdés, hogy mennyi idő alatt zajlott le a folyamat.
    A munkavégzés hatékonyságát a teljesítmény fejezi ki.

    1. Átlag teljesítmény

      Azt a fizikai mennyiséget, amely megadja a munkavégzés sebességét, tehát, hogy egységnyi idő alatt mennyi a végzett munka átlagteljesítménynek nevezzük.

      A teljesítmény jele: P

    2. Pillanatnyi teljesítmény

      A pillanatnyi teljesítmény nagyon rövid időközhöz tartozó munkavégzés és az idő hányadosa.

      Jele: Pt

      Ha egy test állandó sebességgel halad, akkor az átlagteljesítmény megegyezik a pillanatnyi teljesítménnyel.