العمل هو نقل الطاقة إلى جسم أو نظام أجسام نتيجة استخدام القوة. العمل الذي يتم على الجسم ينتج a تغير الطاقة الحركية.
من خلال هذا حجم مهم من ديناميات، من الممكن دراسة نقل وتحويل الطاقة في الأنظمة الفيزيائية الأكثر تنوعًا.
اقرأ أيضا: ما هي القوة؟
ما هو العمل؟
العمل هو الكمية المادية التي تقيس نقل أو تحويل الطاقة. وحدة قياس هذه الكمية العددية هي الجول. علاوة على ذلك ، فإن العمل الذي تؤديه القوة يعادل تباين الطاقة الحركية، وكذلك الطاقة الكامنة ينسب إلى جسم أو نظام من الهيئات.
عندما يتم العمل على الجسم ، فإن بعض الطاقة المخزنة في ذلك الجسم تتحول إلى أشكال أخرى من الطاقة. عندما نرفع جسمًا من الأرض إلى ارتفاع h ، على سبيل المثال ، فإننا نقوم بتحويل طاقة من عضلاتنا إلى هذا الجسم الذي ، بعد رفعه ، يبدأ في تقديم قدر معين في وطاقة الجاذبية الكامنة.
يشار إلى أن العمل هو محسوبة على أساس المسافة التي يقطعها الجسم. ومع ذلك ، بالنسبة لهذا الحساب ، يتم أخذ المسافة المقطوعة في اتجاه القوة التي تؤدي العمل فقط في الاعتبار - بمعنى آخر ، العمل يساوي إسقاط متجه الخضوع ل حول اتجاه المسافة التي يقطعها الجسم.
لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)
كيف يتم حساب عمل القوة؟
لحساب العمل الذي يؤديه أ قوة ثابتة من الضروري مضاعفة وحدة هذه القوة في مسافه: بعد سافر وبواسطة جيب التمام للزاوية والتي تتكون بين القوة (F) والمسافة (د). الصيغة التي نستخدمها لحساب العمل هي كما يلي:
من الصيغة المعروضة ، يمكنك أن ترى ذلك لا يوجد عمل يتم تنفيذه عندما تكون الزاوية بين القوة والمسافة تساوي 90 درجة، لأن جيب تمام هذه الزاوية يساوي صفرًا. هذا لأنه عندما يتم تطبيق قوة في اتجاه عمودي على الإزاحة ، فإن هذا يحدث لا تعزز القوة أي اختلاف في الطاقة الحركية للجسم ، ولكنها تغير اتجاهه فقط حركة.
العمل الحركي والعمل الشاق
العمل الحركي هو الاسم الذي يطلق على العمل الذي يتم القيام به صالح حركة الجسم، وتزويده به الطاقة الحركية. من ناحية أخرى ، فإن الشغلمقاومة هو واحد حيث أ الخضوع لالعكسالىحركة، التسبب في تقليل الطاقة الحركية للجسم و / أو تحويلها إلى أنواع أخرى من الطاقة ، مثل طاقة الجاذبية الكامنة أو طاقة حرارية، في حالة وجود أ القوة المبددة.
في العمل الحركي ، فإن نواقل القوة والإزاحة متوازية (زاوية 0 درجة). في العمل المقاوم ، تكون هذه المتجهات معاكسة (زاوية 180 درجة). تحقق من أمثلة المواقف التي يتم فيها تنفيذ العمل الحركي والعمل المقاوم.
عندما ندفع عربة التسوق ، فإننا نقوم بأعمال السيارات.
عندما تضغط وسادات فرامل الدراجة على الحافة ، فإن قوة الاحتكاك يقوم بعمل شاق.
عندما ننزل على سلم ، فإن قوة الوزن تؤدي العمل الحركي.
عندما نتسلق سلمًا ، تقوم قوة الوزن بعمل شاق.
اقرأ أيضا: الجر - القوة التي تمارس على الجسم من خلال الحبال أو الكابلات أو الأسلاك
قوة وزن العمل
يتوافق العمل الذي تؤديه قوة الوزن مع كمية الطاقة اللازمة لرفع جسم كتلته m إلى ارتفاع h بالنسبة إلى الأرض ، في منطقة حيث الجاذبية يستحق ز. انظر الصيغة المستخدمة لحساب عمل وزن القوة:
م - كتلة الجسم (كجم)
ز - الجاذبية (م / ث²)
ح - الارتفاع (م)
عمل الطاقة الكهربائية
حساب عمل الطاقة الكهربائية يمكن صنعه من المنتج بين معامل الحمولة والفرق في الجهد الكهربائي، بالفولت ، الذي يتعرض له هذا الحمل.
τ - العمل (J)
ماذا او ما - الشحنة الكهربائية (C)
يو - فرق الجهد (V)
عمل متغير القوة
يمكن حساب عمل القوة المتغيرة من الرسم البياني الذي يربط القوة بالإزاحة التي يعاني منها الجسم. في هذه الحالة ، فإن معامل العمل المنجز يساوي عدديًا المنطقة الواقعة تحت المنحنى. يشاهد:
نظرية العمل والطاقة الحركية
ترتبط نظرية العمل والطاقة الحركية بمقدار العمل الذي يتم إجراؤه على الجسم أو على نظام من الأجسام وفقًا لتغير طاقته الحركية. بعبارات أخرى، كل أداء عمل مصحوب بتنوع في الطاقة الحركية.
باختصار ، نقول إن الشغل المنجز يساوي التباين في الطاقة الحركية:
لمعرفة المزيد حول تعريف العمل ، من الضروري حل بعض التمارين حول هذا الموضوع. هيا؟
نرى أيضا: كيفية حل تمارين قانون نيوتن
تمارين حلها على عمل القوة
السؤال 1 - (Espcex) كتلة ، يتم سحبها بواسطة حبل غير مرن وكتلة ضئيلة ، تنزلق فوق سطح أفقي مع احتكاك ، وتصف حركة مستقيمة وموحدة. يصنع الحبل زاوية مقدارها 53 درجة مع الأفقي والجر الذي ينقله إلى الكتلة يساوي 80 نيوتن. إذا تم إزاحة الكتلة بمقدار 20 مترًا على طول السطح ، فسيكون العمل المنجز عن طريق الجر على الكتلة:
(البيانات: sin 53 ° = 0.8 و cos 53 ° = 0.6)
أ) 480 جول
ب) 640 جول
ج) 960 ي
د) 1280 ي
هـ) 1600 ج
القرار:
للإجابة على هذا السؤال ، من الضروري استخدام صيغة العمل ، ولكن أيضًا تحديد البيانات ذات الصلة في البيان ، وهي القوة والمسافة وجيب التمام للزاوية. ثم عليك القيام بالحسابات التالية:
بناءً على النتيجة التي تم الحصول عليها ، نستنتج أن البديل الصحيح هو الحرف ج.
السؤال 2 - (CPS) لنقل الأرض المخصبة التي تم إزالتها من السماد ، يملأ المزارع عربة يد ويأخذها إلى موقع الزراعة عن طريق تطبيق قوة أفقية ثابتة بقوة تساوي 200 نيوتن. إذا كانت القوة الناتجة خلال هذا النقل قادرة على أداء عمل 1800 J ، فإن المسافة بين كومة السماد وموقع الزراعة كانت بالأمتار:
أ) 6
ب) 9
ج) 12
د) 16
هـ) 18
القرار:
يطلب منا السؤال حساب المسافة ، ومن أجل ذلك ، يتم إخبارنا بوحدة مقدار الشغل ، بالإضافة إلى القوة. بهذه الطريقة ، يجب أن نجري الحساب التالي:
وفقًا للحساب ، فإن البديل الصحيح هو حرف الباء.
السؤال 3 - (ماكنزي) في أولمبياد ريو 2016 ، وصل تياجو براز ، صاحب الميدالية الذهبية في القفز بالزانة ، الذي يزن 75.0 كجم ، إلى ارتفاع 6.03 متر ، وهو رقم قياسي عالمي ، حيث انخفض بمقدار 2.80 مترًا عن نقطة دعم العمود. بالنظر إلى وحدة تسريع الجاذبية g = 10 m / s² ، كان الشغل الذي تؤديه قوة الوزن أثناء الهبوط تقريبًا:
أ) 2.10 كيلو جول
ب) 2.84 كيلوجول
ج) 4.52 كيلو جول
د) 4.97 كيلوجول
هـ) 5.10 كيلوجول
القرار:
تتطلب إجابة هذا السؤال منا حساب مقدار الشغل. للقيام بذلك ، نحتاج إلى معرفة قيم الكتلة والجاذبية والارتفاع. في حالة امتلاك هذه القيم ، ما عليك سوى إجراء الحساب:
تظهر نتيجتنا أن البديل الصحيح هو الحرف ج.
بقلم رافائيل هيلربروك
مدرس الفيزياء
