力学中的功包含了做功的含义,即一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,称之为做功。做功的两个必要因素是作用在物体上的力和物体在这个力方向上移动的距离。不做功的三种情况包括有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。功的计算公式为W=FS,其中W为功,F为力,S为在力的方向上移动的距离,单位为焦耳(J),1焦耳等于1牛顿·米。
功的原理指出,使用任何机械都不省功,使用机械要省力必须费距离,要省距离必须费力。使用机械虽不能省功,但可以省力、省距离或改变力的方向,为人类工作带来便利。总功为有用功加上额外功的和,即动力所做的功,公式为W总=W有用+W额,其中W有用为有用功,W额为额外功。
机械效率是指有用功与总功的比值,公式为η=W有用/W总。提高机械效率的方法包括减小机械自重和减小机件间的摩擦。机械效率常用百分数表示,总小于1。
功率是表示做功快慢的物理量,定义为单位时间内所做的功,公式为P=W/t,单位为瓦特(W)、千瓦(kW),1瓦特等于1焦耳/秒,1千瓦等于103瓦特。
动能是物体由于运动而具有的能量,质量相同的物体,运动速度越大,动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,动能也越大。重力势能是物体由于被举高而具有的能量,质量越大,被举得越高,重力势能也越大。弹性势能是物体由于弹性形变而具有的能量,弹性形变越大,具有的弹性势能也越大。动能与势能统称为机械能。
动能和势能间的转化规律是,如果质量一定的物体加速下降,则动能增大,重力势能减小;如果质量一定的物体减速上升,则动能减小,重力势能增大。动能与弹性势能间的转化规律是,如果一个物体的动能减小,另一个物体的弹性势能增大,则动能转化为弹性势能;如果一个物体的动能增大,另一个物体的弹性势能减小,则弹性势能转化为动能。机械能的总和在只有动能和势能相互转化的情况下保持不变,即机械能守恒。