صيغة الشغل هي W = F x S ، حيث F هي القوة و S هي المسافة التي قطعها الجسم. يمكن أيضًا تحديد هذا العمل باستخدام فرق الطاقة لجسم ما.
كثيرا ما نسمع مصطلح "جهد" في الحياة اليومية. بشكل عام ، سيبذل الشخص جهدًا للحصول على ما يريد.
ولكن على ما يبدو ، يتم شرح الجهود أيضًا في العلوم بشكل أكثر دقة في مجال الفيزياء. لذلك ، دعونا نلقي نظرة فاحصة على ما يسمى العمل من وجهة نظر الفيزياء.
مجهود
تعريف
"في الأساس ، الجهد هو إجراء أو إجراء على كائن أو نظام لتغيير حالة النظام."
موضوع العمل هو شيء مألوف ونفعله في كثير من الأحيان في الحياة اليومية.
على سبيل المثال ، عند تحريك دلو مملوء بالماء ، نبذل جهدًا لجعله يتحرك من مكانه الأصلي.
صيغة الأعمال
من الناحية الحسابية ، يُعرَّف الشغل بأنه ناتج القوة المؤثرة على الجسم ومدى تحركه.
W = F. Δ ق
إذا كنت قد درست عن التكاملات ، فإن إزاحة المسافة بسبب تأثير القوة هي رسم بياني يتغير باستمرار. وبالتالي ، يمكن كتابة معادلة معادلة الأعمال
المعلومات:
W = العمل (جول)
F = القوة (N)
Δs = الفرق في المسافة (م)
كما نعلم ، القوة والمسافة كميات متجهة. الشغل هو حاصل ضرب النقطة بين القوة والمسافة ، لذا علينا ضرب نفس مكونات المتجه. لمزيد من التفاصيل ، دعنا ننظر إلى الصورة أدناه.
في الصورة أعلاه ، يسحب الشخص حبلًا مربوطًا بصندوق بقوة F ويشكل زاوية θ. ثم يتم نقل المربع s.
إذا كان الشغل هو حاصل ضرب النقاط ، فإن القوة التي يمكن ضربها في المسافة هي القوة المؤثرة على المحور x. لذلك ، يمكن كتابة صيغة العمل كـ
W = F cos θ. س
أين θ هي الزاوية بين الحبل ومستوى الصندوق.
بشكل عام ، الجهد الذي نذكره غالبًا هو مجرد قيمته المطلقة. ومع ذلك ، يمكن أن يكون الشغل موجبًا وسالبًا أو حتى صفرًا.
سيقال أن الشغل سالب إذا كان الجسم أو النظام يعمل ضد القوة أو بسهولة أكبر عندما تكون القوة وإزاحتها في اتجاهين متعاكسين.
في غضون ذلك ، عندما تكون القوة والإزاحة في نفس الاتجاه ، سيكون الشغل موجبًا. ومع ذلك ، عندما لا يخضع الكائن لتغيير في الحالة ، يكون عمله صفرًا.
اقرأ أيضًا: منهجيات دستور 1945 (كاملة) قبل التعديلات وبعدهاطاقة
قبل إجراء مزيد من المناقشة حول الأعمال التجارية ، نحتاج أولاً إلى معرفة شريك الجهد ، أي الطاقة.
العمل والطاقة وحدة لا تنفصم. هذا لأن الجهد هو شكل من أشكال الطاقة.
"في الأساس ، الطاقة هي القدرة على القيام بعمل".
كما هو الحال عندما نحرك دلوًا ، نحتاج إلى طاقة حتى يمكن نقل الجرافة.
يتم تصنيف الطاقة أيضًا إلى نوعين ، وهما الطاقة الكامنة والطاقة الحركية.
الطاقة الكامنة
في الأساس ، الطاقة الكامنة هي طاقة يمتلكها جسم ما عندما لا يتحرك الجسم أو يكون في حالة راحة. مثال على ذلك عندما نرفع دلوًا من الماء.
عندما يتم رفع الجرافة ، لمنع سقوط الجرافة ، ستشعر أيدينا بثقل. هذا لأن الدلو يحتوي على طاقة كامنة على الرغم من عدم تحركه.
بشكل عام ، تنتج الطاقة الكامنة من تأثير قوة الجاذبية. في الحالة السابقة ، شعرت الجرافة بثقلها عند رفعها وكانت بالفعل في القمة.
هذا لأن الطاقة الكامنة تتأثر بموضع الجسم. كلما زاد الجسم ، زادت طاقته الكامنة.
بالإضافة إلى ذلك ، تتأثر الطاقة الكامنة أيضًا بالكتلة وتسارع الجاذبية. وبالتالي ، يمكن كتابة مقدار الطاقة الكامنة كـ
Ep = م. ز. ح
المعلومات:
ep = الطاقة الكامنة (جول)
م = الكتلة (كجم)
g = تسارع الجاذبية الأرضية (9.8 م / ث 2)
ح = ارتفاع الجسم (م)
بالإضافة إلى ذلك ، إذا كان النشاط التجاري يتأثر فقط بالطاقة الكامنة. لذلك ، يتم تحديد مقدار الشغل بالاختلاف بين الطاقة الكامنة بعد تحرك الجسم وقبله.
W = ΔEp
W = م. ز. (h2 - h1)
المعلومات:
h2 = ارتفاع الجسم النهائي (م)
h1 = ارتفاع الجسم الأولي (م)
الطاقة الحركية
حالة أخرى مع الطاقة الكامنة ، هناك طاقة تمتلكها الأجسام عند الحركة تسمى الطاقة الحركية.
يجب أن تحتوي جميع الأجسام المتحركة على طاقة حركية. تتناسب كمية الطاقة الحركية مع سرعة وكتلة الجسم.
رياضيا ، يمكن كتابة كمية الطاقة الحركية على النحو التالي:
Ek = 1/2 مللي فولت 2
المعلومات:
Ek = الطاقة الحركية (جول)
م = الكتلة (كجم)
ت = السرعة (م / ث)
إذا تأثر الجسم بالطاقة الحركية فقط ، فيمكن حساب الشغل الذي يقوم به الجسم من الفرق في الطاقة الحركية.
W = ΔEk
W = 1 / 2.m. (V2 - v1) 2
المعلومات:
v2 = السرعة النهائية (م / ث)
v1 = السرعة الابتدائية (م / ث)
الطاقة الميكانيكية
هناك حالة يكون فيها للجسم نوعين من الطاقة ، وهما الطاقة الكامنة والطاقة الحركية. هذه الحالة تسمى الطاقة الميكانيكية.
اقرأ أيضًا: صورة Cube Nets ، أمثلة كاملة +في الأساس ، الطاقة الميكانيكية هي مزيج من نوعين من الطاقة ، وهما الحركية والإمكانات التي تعمل على الأشياء.
Em = Ep + Ek
المعلومات:
Em = الطاقة الميكانيكية (جول)
وفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة ، لا يمكن إنشاء الطاقة وتدميرها.
يرتبط هذا ارتباطًا وثيقًا بالطاقة الميكانيكية حيث إذا كان من الممكن تحويل جميع الطاقة من الطاقة الكامنة إلى الطاقة الحركية أو العكس. نتيجة لذلك ، ستظل الطاقة الميكانيكية الكلية هي نفسها دائمًا بغض النظر عن الموضع.
Em1 = Em2
المعلومات:
Em1 = الطاقة الميكانيكية الأولية (جول)
Em2 = الطاقة الميكانيكية النهائية (جول)
أمثلة على معادلات العمل والطاقة
فيما يلي بعض الأمثلة على الأسئلة من أجل فهم الحالات المتعلقة بمعادلة العمل والطاقة.
مثال 1
يتحرك جسم كتلته 10 كجم على سطح مستوٍ وزلق دون أي احتكاك ، إذا تم دفع الجسم بقوة مقدارها 100 نيوتن والتي تشكل زاوية 60 درجة في الاتجاه الأفقي. مقدار الشغل إذا كانت إزاحة الجسم 5 م تساوي
إجابة
W = F. كوس θ. S = 100. cos 60. 5 = 100.0.5.5 = 250 جول
مثال 2
كتلة كتلتها 1800 جرام (جم = 10 م / ث 2) تُسحب عموديًا لمدة 4 ثوانٍ. إذا تحركت الكتلة بارتفاع 2 متر ، تكون الطاقة الناتجة
إجابة
الطاقة = القوة. زمن
Ep = P. ر
ملغ ح = P. ر
1،8 .10. 2 = P. 4
36 = ص 4
P = 36/4 = 9 واط
مثال 3
طفل كتلته 40 كجم في الطابق الثالث من مبنى على ارتفاع 15 م من الأرض. احسب الطاقة الكامنة للطفل إذا كان الطفل الآن في الطابق الخامس وعلى بعد 25 مترًا من الأرض!
إجابة
م = 40 كجم
ح = 25 م
ز = 10 م / ث²
ep = mxgxh
الحلقة = (40) (10) (25) = 10000 جول
مثال 4
جسم كتلته 10 كجم يتحرك بسرعة 20 م / ث. بتجاهل قوة الاحتكاك الموجودة على الأشياء. أوجد التغير في الطاقة الحركية إذا أصبحت سرعة الجسم 30 م / ث!
إجابةم = 10 كجم
v1 = 20 م / ث
v2 = 30 م / ث
Δ Ek = Ek2-Ek1
Δ Ek = ½ m (v2²- v1²)
Δ Ek = ½ (10) (900-400) = 2500 ج
مثال 5
يسقط جسم كتلته 2 كجم من أعلى مبنى متعدد الطوابق يبلغ ارتفاعه 100 متر. إذا أهمل الاحتكاك مع الهواء وكان g = 10 ms-2 ، فإن الشغل المنجز بواسطة الجاذبية على ارتفاع 20 m من الأرض يكون
إجابةW = mgΔ
W = 2 × 10 × (100-20)
W = 1600 جول
وبالتالي فإن المناقشة المتعلقة بصيغة الجهد والطاقة ، نأمل أن تكون مفيدة لك.