既然不同形式的能量可以互相轉化,在力學範疇裡,「作功」(work done) 的多寡便告訴我們有多少能量從一種形式轉化為另一種形式。
舉例說,當一個人用力推動木箱時,如情況中,施力(或施力點)隨木箱向前移動了一段位移,這個力便作功了。過程中,人體肌肉組織裡的化學能轉化為木箱的動能。換言之,作功的定義:
力所作的「功」就是力所轉移的能量
日常生活用語中我們談到的所謂作功,往往泛指任何做了的事情()。然而在物理學上,若一個力作用於物體上有作功,必須對物體有造成與該力或其分量的方向平行(或反平行)的位移。例如我們搬運盛載重物的大紙箱前行時、雙手垂直提着紙箱,作用於紙箱的承托力的方向是垂直向上的,承托力在紙箱移動方向的分力為零,換言之,這作用於紙箱的承托力,事實上便沒有作功。
下面我們會用算式更嚴謹地定義作功。這裡先考慮最簡單的情況:作用於物體上的力 \(F\) 與位移 \(s\) 的方向平行。
如中的情境,恆力 \(F\) 作用於物體上,把物體沿直線推前了一段距離、造成施力點(或物體)有位移變化 \(s\)。當施力點(或物體)的位移 \(s\) 與力 \(F\) 的方向相同,以符號 \(W\) 表示 \(F\) 的作功,\(W\) 的表達式就是:
\(W=Fs\)
功是標量,其國際單位制單位是焦耳,符號是 \(\text{J}\)。留意上式只適用於 \(F\) 和 \(s\) 互相平行的情況。若 \(F\) 的大小為 \(1 \text{ N}\),而施力點沿力的方向移動了 \(1 \text{ m}\),則功就是 \(1 \text{ J}\)。換言之:
\(1 \text{ J} = 1 \text{ N} \times 1 \text{ m} = 1 \text{ N m}\)
這算式亦清楚表明,如果作功的力越大,或作功的距離越長,那麼功便越大。總言之:
力 \(F\) 對物體有作功時(\(F\) 與 \(s\) 平行),以下三點必然會出現: