heeft in de mechanica een geheel andere betekenis dan in het dagelijks leven. Men spreekt van arbeid, wanneer een lichaam, waarop een kracht werkt, zich verplaatst, en wel van positieve arbeid, als het lichaam zich in de richting van de kracht verplaatst; negatief, bij een beweging in tegenovergestelde richting.
Blijft het aangrijpingspunt van de kracht in rust, dan is de arbeid nul. Wanneer derhalve iemand met grote kracht tegen een voorwerp duwt, zonder dat het voorwerp wordt verplaatst, is in de mechanica de verrichte arbeid nul, alhoewel men in het dagelijks leven zeggen zal, dat er zware arbeid is verricht. Deze is echter evenzeer nul, wanneer de beweging geschiedt loodrecht op de richting van de kracht, daar dan immers de verplaatsing in de richting van de kracht nul is. Dit laatste is bijv. het geval bij de cirkelbeweging van een voorwerp, dat aan een koord wordt rondgeslingerd, de spanning in het koord verricht dan geen arbeid. In andere gevallen wordt de arbeid gemeten door het product van de grootte van de kracht en de afgelegde weg van het aangrijpingspunt in de richting van die kracht, dus bij schuine richting op die kracht geprojecteerd. Eén kilogrammeter (kgm) is de arbeid, die verricht wordt door een kracht van één kg, die een lichaam één m in zijn richting verplaatst.
Wanneer dus een lichaam van G kilogram H meters naar beneden valt, is de arbeid, door de zwaartekracht verricht, G x H kgm. Verplaatst het aangrijpingspunt zich tegen de richting der kracht in, dan noemt men de arbeid, door deze kracht verricht, negatief. Wordt bijv. het gewicht van G kg H m omhoog getild, dan verricht de zwaartekracht hierbij een negatieve arbeid van G x H kgm. Watt mat de arbeid, die een sterk paard in enige tijd kon verrichten en vond toen als resultaat, dat dit 75 kgm per seconde was. (Het bleek echter later, dat een paard, hetwelk enige uren achtereen werkt, hoogstens de helft van deze arbeid kan verrichten). Een machine, die per seconde 75 kgm arbeid kan verrichten, wordt genoemd een machine van één paardekracht. Onder paardekrachtseconde of -uur verstaan we de arbeid, die een machine van één paardekracht in een seconde of uur levert.
In overeenstemming met het centimeter-gram-seconde-systeem wordt in de fysica als eenheid van arbeid aangenomen de arbeid, die een kracht van één dyne verricht, als deze een lichaam één cm in zijn richting verplaatst; deze arbeidseenheid heet een erg. Daar 1 gr = 980 dyne, is 1 kgm = 980 x 105 ergs. Verder is in gebruik de joule: 1 joule = 107 ergs. Als per seconde 1 joule arbeid kan worden verricht, bezit de machine een vermogen van 1 watt, terwijl men spreekt van 1 kilowatt als deze arbeid per seconde 1000 watt bedraagt. 1 kilowattuur = 3600 kilowattsec. Deze arbeidseenheden worden veel gebruikt in de leer der electriciteit. Het vermogen van een verliesvrije electrische machine in watts wordt gevonden door haar spanning in volts met haar stroomsterkte in ampères te vermenigvuldigen.
Bij de krachten, die tot het verrichten van arbeid aanleiding geven, moet niet alleen gedacht worden aan mechanische krachten en de zwaartekracht. Ook de electrische (en magnetische) krachten verrichten arbeid, bijv. wanneer twee tegengesteld geladen deeltjes elkaar naderen, verricht de aantrekkingskracht positieve arbeid (z Coulomb, wet van de electro-statica).Uit theoretische beschouwingen volgt, dat de arbeid, door de zwaartekracht verricht op vallende lichamen, alleen afhankelijk is van het verschil in loodrechte afstand tot de aarde van het vallende lichaam en niet van de onderlinge afstand dier punten. Valt dus een lichaam van het dak van een huis op de grond vlak langs het huis, of wordt het, door de wind meegevoerd, een eind verder op de grond gedeponeerd, dan is in beide gevallen de door de zwaartekracht verrichte arbeid gelijk aan de verticale valhoogte, vermenigvuldigd met het gewicht. Wanneer een man, die zelf 70 kg weegt, een last van 30 kg van de grond op een zolder moet brengen, en hij klimt met die last 20 m hoog, dan heeft hij een arbeid verricht van (70 + 30) x 20 kgm = 2000 kgm. Trekt hij diezelfde last met een windas of takel op, dan behoeft hij, als we de geringe wrijving verwaarlozen, slechts een arbeid te verrichten van 30 x 20 kgm = 600 kgm. Uit dit voorbeeld is dus te zien, hoe voordelig het is, ook voor kleine lasten, hijswerktuigen te gebruiken.
Arbeid is naast warmte de verschijningsvorm van energie. Terwijl arbeid wel geheel in warmte kan worden omgezet, vgl. bijv. het omzetten van arbeid in (wrijvings)warmte door een wiel te doen draaien met aangezette rem, kan echter warmte slechts ten dele in arbeid worden omgezet, zoals bij de stoommachine, waar een belangrijk deel van de warmte met het koelwater verloren gaat (thermodynamica, 2de hoofdwet).
PROF. DR J. A. PRINS.
