اذا دفعت عربة حاسوب مسافة ١٠ أمتار بقوة افقية مقدارها ٥٠ نيوتن فما مقدار الشغل الذي تبذله.
الإجابة الصحيحة هي : الشغل = 50نيوتن × 10م = 500 جول.
الشغل هو الطاقة المُنقلّة أو المُستخدَمة في إزاحة جسم ما ضد قوة تُقاوم هذه الإزاحة. يُقاس الشغل بوحدة الجول (J) وهو يساوي حاصل ضرب القوة المُطبّقة على الجسم في المسافة التي يقطعها الجسم في اتجاه القوة. عندما تُدفع عربة حاسوب بقوة أفقية،
يُبذل شغل على العربة مما يتسبب في إزاحتها. في هذه المقالة، سنستكشف العلاقة بين القوة والمسافة والشغل من خلال تحليل مثال لعربة حاسوب تُدفع بقوة أفقية.
القوة
القوة هي كمية متجهة لها مقدار واتجاه. وهي الكمية التي تُسبب تغييرًا في حركة جسم ما. في مثال عربة الحاسوب، تمثل القوة الدفع الأفقي المُطبّق على العربة. تُقاس القوة بوحدة النيوتن (N)، والتي تُعرّف بأنها القوة اللازمة لإعطاء كتلة كيلوغرام واحد تسارعًا مقداره متر واحد في الثانية المربعة.
المسافة
المسافة هي المسار الذي يقطعه جسم ما. في مثال عربة الحاسوب، تُمثل المسافة المسافة الأفقية التي تتحرك بها العربة استجابةً للقوة المُطبّقة. تُقاس المسافة بوحدة المتر (م)، والتي تُعرّف بأنها المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ خلال جزء من الثانية.
الشغل
الشغل هو الطاقة المُنقلّة أو المُستخدَمة لإزاحة جسم ما ضد قوة تُقاوم هذه الإزاحة. في مثال عربة الحاسوب، يُبذل الشغل على العربة مما يتسبب في إزاحتها عبر مسافة معينة. تُقاس الشغل بوحدة الجول (J)، والتي تُعرّف بأنها العمل المبذول بواسطة قوة مقدارها نيوتن واحد لإزاحة جسم ما مسافة متر واحد في اتجاه القوة.
العلاقة بين القوة والمسافة والشغل
العلاقة بين القوة والمسافة والشغل هي علاقة طردية. وهذا يعني أنه كلما زادت القوة المُطبّقة، زادت المسافة التي يقطعها الجسم، مما يؤدي إلى زيادة الشغل المبذول. وبالمثل، كلما زادت المسافة التي يقطعها الجسم، زاد الشغل المبذول.
حساب الشغل
يُحسب الشغل (W) باستخدام المعادلة التالية:
“`
W = F × d
“`
حيث:
W هو الشغل (بالجول)
F هي القوة (بالنيوتن)
d هي المسافة (بالمتر)
مثال عربة الحاسوب
في مثال عربة الحاسوب، نُعطى القوة الأفقية (F) بمقدار 50 نيوتن والمسافة الأفقية (d) التي تقطعها العربة بمقدار 10 أمتار. لحساب الشغل المُبذول على العربة، نُعوّض بقيم F وd في المعادلة أعلاه:
“`
W = 50 N × 10 m = 500 J
“`
لذا، يُبذل شغل مقداره 500 جول على عربة الحاسوب عندما تُدفع بقوة أفقية مقدارها 50 نيوتن لمسافة 10 أمتار.
تطبيقات الشغل في الحياة الواقعية
يُعدّ الشغل مفهومًا مهمًا في العديد من التطبيقات في الحياة الواقعية، بما في ذلك:
دفع أو سحب الأجسام
رفع وتحريك الأثقال
تشغيل الآلات
توليد الطاقة
يتضمن الشغل نقل أو استخدام الطاقة لإزاحة جسم ما ضد قوة تُقاوم هذه الإزاحة. في مثال عربة الحاسوب، يُبذل الشغل على العربة مما يتسبب في إزاحتها. تُحسب قيمة الشغل باستخدام حاصل ضرب القوة المُطبّقة على الجسم في المسافة التي يقطعها الجسم في اتجاه القوة. لفهم الشغل بشكل أفضل، من المهم إدراك العلاقة بين القوة والمسافة والشغل وكيفية حساب الشغل في مواقف الحياة الواقعية.