Împingi un dulap greu, te sprijini în el cu toată puterea, transpiri un minut întreg — și dulapul nu se mișcă niciun centimetru. În limbaj obișnuit ai "muncit", dar în fizică lucrul mecanic efectuat de forța ta este exact zero. Lucrul mecanic nu măsoară efortul, ci efectul unei forțe pe parcursul unei deplasări; el este mărimea care va face, în lecțiile următoare, legătura dintre forțe și energie.

Definiția lucrului mecanic

Fie un corp asupra căruia acționează o forță constantă \(\vec{F}\) și care se deplasează pe o traiectorie rectilinie, deplasarea având modulul \(d\). Notăm cu \(\alpha\) unghiul dintre direcția forței și direcția deplasării. Lucrul mecanic efectuat de forța \(\vec{F}\) pe această deplasare este produsul dintre modulul forței, modulul deplasării și \(\cos \alpha\).

Factorul \(\cos \alpha\) arată că nu contează toată forța, ci numai componenta ei pe direcția deplasării. O forță perpendiculară pe deplasare nu efectuează lucru mecanic, oricât de mare ar fi ea.

Lucrul mecanic este o mărime scalară: are semn, dar nu are direcție și sens. Unitatea sa în SI este joule-ul, notat \(\mathrm{J}\). Un joule este lucrul efectuat de o forță de \(1\ \mathrm{N}\) care deplasează punctul său de aplicație cu \(1\ \mathrm{m}\) pe direcția și în sensul forței.

Trei situații dau lucru mecanic nul: forța este nulă, deplasarea este nulă, sau forța este perpendiculară pe deplasare (\(\alpha = 90^\circ\)).