Práce a výkon se pletou nejčastěji

Práce je to, co se udělá. Výkon je to, jak rychle se to udělá. Vynést pytel cementu do patra je stejná práce, ať to trvá minutu nebo hodinu; výkon je ale v prvním případě šedesátkrát větší. 

W = F · s     práce ze síly a dráhy
P = W / t     výkon z práce a času
P = F · v     výkon ze síly a rychlosti

Člověk zvládne dlouhodobě asi 100 W, ve špičce na pár sekund i přes 1000 W. Auto má výkon v desítkách kilowattů.

Držet břemeno není práce

Práci koná jen síla, která posouvá. Držet těžký kufr na místě je namáhavé, ale z hlediska fyziky se nekoná žádná práce, protože dráha je nulová.

Stejně tak nekoná práci síla kolmá na směr pohybu. Když nesete kufr vodorovně, tíhová síla míří dolů, pohyb je vodorovný a práce je nulová.

Dvě energie a přechod mezi nimi

Polohová energie závisí na výšce, pohybová na rychlosti: 

Ep = m · g · h
Ek = ½ · m · v²

Při pádu se jedna mění na druhou a nic se neztratí, pokud se zanedbá odpor vzduchu. Z rovnosti m·g·h = ½·m·v² se hmotnost vykrátí, a proto na ní vůbec nezáleží: těžké i lehké těleso dopadne stejně rychle.

Rychlost je umocněná, hmotnost ne

V pohybové energii je rychlost ve druhé mocnině. Dvojnásobná rychlost znamená čtyřnásobnou energii, zatímco dvojnásobná hmotnost jen dvojnásobnou.

Odtud plyne, proč je náraz v šedesátce čtyřikrát horší než v třicítce a proč brzdná dráha roste s kvadrátem rychlosti: brzdy musí do tepla odvést právě tuhle energii.

Výška se měří od zvolené hladiny

Polohová energie sama o sobě žádnou absolutní hodnotu nemá. Kniha na stole má vůči podlaze jinou energii než vůči sklepu a obojí je správně.

Smysl má vždycky až rozdíl polohových energií, a ten už na volbě hladiny nezávisí.

Účinnost je vždycky pod sto procenty

Účinnost je podíl užitečné a dodané energie. Zbytek se neztratí v pravém smyslu, jen přejde do podoby, kterou nevyužijete, skoro vždycky do tepla.

Elektromotor má kolem 90 procent, spalovací motor kolem 30 a klasická žárovka asi 5. Těch zbylých pětadevadesát procent u žárovky vytápí pokoj, a přesně proto ji nahradily LED.

Souvisí s dalšími výpočty

Na rychlost a dráhu je pohyb a rychlost, na teplo teplo a teplota a na elektrickou práci v kilowatthodinách elektrický proud.