Однажды мое внимание привлекла совсем другая картина. Футбола и ребят на поле не было (вероятно, шли занятия), а из окна второго интернатского этажа женщина в белом выбрасывала узлы с бельем. Рядом с растущей горкой белья стоял голубой «пикап», видимо из прачечной. Вдруг — я даже обомлел — вслед за последним узлом из окна на горку выпрыгнула и сама женщина. Было очень смешно. Потом я подумал: «Физики, поди, не знает, а ведь сообразила, как сэкономить свою работу. Понимает, что одно дело — пойти по коридору, спуститься вниз по лестнице, открыть наружную дверь и т. д. и совсем другое — подобрать юбки и так вот запросто выпрыгнуть в окошко. Благо, думает, никто не наблюдает».

Сама того не подозревая, кастелянша (вероятно, это была она) наглядно продемонстрировала важнейшую физическую величину: работу. Физика говорит:

А здесь как раз и то и другое: сила (вес кастелянши) и перемещение (высота подоконника второго этажа над землей). Могут обратить внимание на то, что работу совершила не сама кастелянша, а земное тяготение. Совершенно верно. Но мы в данном случае говорим лишь об определенииэтой физической величины, и нас не интересует ее источник.

Запомнить краткое и ясное определение работы чрезвычайно важно, потому что в повседневной жизни люди часто под этим словом понимают что-нибудь иное. Футболисты удивляются, когда им говорят, что их игра — тоже настоящая работа (а это так и есть). Зато иной раз школьник задает учителю вопрос: «Почему гирю тяжелее поднять, чем проволочить на то же расстояние по земле? Ведь работа одна и та же: вес гири, помноженный на ее перемещение». И учитель терпеливо разъясняет, что при качении или протяжке по земле работы совершается немного, только та, что нужна, чтобы преодолеть сопротивление трения. А гиревик, как известно, работает против силы тяготения, перемещает гирю от земли.

Работа — это произведение не всякой вообще силы на перемещение, а только той, что действует вдольперемещения.

Поэтому центростремительная сила, например, не производит работы. Она перпендикулярна перемещению (всех точек шкива), а в этом случае работа силы равна нулю.

Разноголосица в употреблении слова «работа» создается в большой степени тем, что мы охотно применяем это слово в областях, иногда далеких от физики. Там же оно звучит порой не похоже на то, что подразумевается в физике.

Кто из школьников, сомневающихся в том, что игра в мяч — работа, в то же время не соглашается охотно, что работа — это не только пилить и колоть, но и заниматься, сидеть спокойно в классе, внимательно слушать преподавателя. (Правда, почему-то это часто понимается односторонне: у взрослых молчаливая деятельность ума не всегда признается за работу.)

Единица измерения работы в новой системе мер (СИ) — ньютон силы на метр пути, или джоуль ( дж). Когда хотят воспользоваться более мелкими единицами, принимают эрг — одну десятимиллионную часть джоуля. Джоуль, таким образом, равен 10 000 000 эргов. А тот, кто хочет представить себе наглядно эрг, может воспользоваться следующими сравнениями. Эрг немногим больше той работы, которую совершает человек, чтобы раз моргнуть. Комару, чтобы перелететь с мочки уха на его верхушку тоже надо совершить примерно эрг работы.

Мы начали эту часть с определения работы. Так же пойдем и дальше. Разберем еще понятия «мощность» и «энергия». Их часто путают одну с другой. Их путают даже со словом «сила». Поэтому, прежде чем говорить об этих величинах, надо внести ясность в их определение.

Что же такое мощность?

Спросите разных людей, чем, по их мнению, будет отличаться наиболее мощный автомобиль от остальных, и вы получите разные ответы. Одни скажут: самый мощный автомобиль — это тот, который тащит больше остальных; другие возразят: нет, самый мощный автомобиль тот, который развивает наибольшую скорость; третьи за мерило мощности почитают крутизну подъема, преодолеваемого автомобилем. А в действительности часто получается так, что 30-сильный трактор тянет больше 100-сильного автомобиля, а маломощный автомобиль берет на большой скорости подъем, который не под силу более мощному автомобилю.

При определении работы пользуются лишь двумя величинами: протяженностью пути и силой. Человек, напиливший кубометр дров за два часа, сделает такую же работу, как и тот, кто напилит свой кубометр с перекурами за восемь часов.

При определении мощности вводится и время: мощностью называется работа, выполненная за избранную единицу времени — за час, минуту, секунду или за какую-нибудь другую. Иначе говоря:

Со времени усовершенствования паровой машины шотландским механиком Джемсом Уаттом (1736–1819) и вплоть до наших дней, пожалуй, самая распространенная единица мощности — это лошадиная сила ( л. с.). Выраженная в килограмм-силах на метр ( кГм) в секунду, одна лошадиная сила равна 75 кГм/сек.

На знакомых примерах эта единица мощности означает вот что.

Хороший спортсмен-атлет на короткое время может развить мощность в 1 л. с.Но при длительной работе от нормального здорового мужчины не следует ожидать отдачи большей мощности, чем 1/ 6— 1/ 4 л. с., в среднем одной пятой лошадиной силы.

Мощность двигателя в домашнем холодильнике не превышает 1/ 4 л. с., автомобильный двигатель развивает мощность от 30 до 300 л. с. (у автомобиля «Волга» — 75 л. с.); мощность локомотива от 1000 до 4000 л. с., Красноярской ГЭС — около 7 миллионов л. с.