الشغل والطاقة

موضوع: الشغل والطاقة السبت فبراير 19, 2011 8:57 am

الشغل والطاقة

الشغلWork:

اذا تأثر جسم ما بقوة خارجية ثابتة مثل (F) وعلى ازاحة(S) باتجاه هذه القوة فإن الشغل وفق المفهوم الفيزيائي الذي تنجزه هذه القوة يساوي حاصل ضرب مقدار القوة في مقدار الازاحة أي ان: W=F.S

اما اذا اثرت قوة خارجية مثل(F) على جسم وكانت الزاوية التي تصنعها هذه القوة مع اتجاه الحركة (حركة الجسم) هي (y) فيمكن اعتبار هذه القوة تساوي حاصل جمع متجهين مستقلين من مركبتي القوة السينية(FO) والصادية(Fу) .

FO=Fcosy
Fу=sin

يمكن تعريف الشغل كلآتي:

((يساوي الشغل حاصل ضرب مقدار مركبة القوة الخارجية المؤثرة على الجسم بأتجاه إزاحته في مقدار الازاحة التي تحدثها هذه القوة أي ان )):
W=F.s cosy

حيث y هي الزاوية المحصورة بين متجهي القوة(F ) والازاحة (S ) ومنالتعريف السابق للشغل يمكن ملاحظة النقاط التالية:

1. ان الشغل كمية عددية بالرغم من انه حاصل ضرب كميتين متجهتين.

2. يُعرّف الشغل على امتداد مدة زمنية وليس للحظة ويعتمد على كل من القوة الخارجية المؤثرة على الجسم زعلى ازاحته فإذا كانت y أقل من 90° فإن الشغل(W) التي تنجزه القوة يكون موجبا واذا كانت y أكبر من 90° فإن القوة في هذه الحالة تعاكس الحركة ويكون الشغل المنجز سالبا.

3. اذا أمكن تحليل القوة الى مجموع قوتين او اكثر فالشغل المنجز بمحصلة القوة على طول مسار الجسم يساوي مجموع الاشغال المنجزة من قبل مركبات القوة التي تم تحليلها.

4. يتلاشى الشغل تحت ثلاث شروط هي :
أ- اذا انعدمت القوة.....(في حالة جسم معزول من أي مؤثر خارجي).
ب- اذا انعدمت الازاحة.
ت- اذا تعامدت القوة الخارجية المؤثرة على الجسم مع الازاحة حيث يكون الشغل الذي تنجزه القوة(Fу) يساوي صفرا.

5. يقاس الشغل بوحدة القوة المضروبة في وحدة المسافة أي (نيوتن - متر) ويطلق عليها اسم ((جول)) في وحدات النظام الدولي:
1 نت × م = جول N.m=j

الطاقة الكامنة Potential Energy :

هي الطاقة التي يتم اكتسابها على حساب الموقع ويرمز لها بالرمز U لنفرض اننا رفضنا جسما ساكنا كتلتهm الى ارتفاع h عن سطح الارض وترك ساكنا.

في هذه الحالة نكزن انجزنا شغلا ضد وزنه(mg) لكن لم يحصل أي تغير في الطاقة الحركية للجسم بل بقيت على حالها مساوية صفرا. إذ ان سرعته عند ارتفاع h هي نفسها كما كانت عند سطح الارض إلا ان الجسم اكتسب طاقة بمقتضى موضعه ويمكن توضيح ذلك بسهولة بأن نجعل الجسم يسقط الى موضعه الاصلي وعندها تصبح سرعته تساوي:v=√2gh .

وطاقته الحركية تساوي:

k = ½mv² =½m{√2gh}² =mgh.

ان تعريف الطاقة الكامنة للجذب الاراضي للجسم هو الشغل mgh الناتج ضد قوة جذب الارض (mg) لرفع جسم كتلته (m) مسافة (h) فوق مستوى معين يدعى بالمتسوى الصفري حيث تساوي الطاقة الكامنة عنده صفرا, أي ان :
U = mgh .

اما الشغل المنجز من قبل قوة جذب الارض على جسم كتلته (m) يرتفع مسافة عمودية مقدراها (h) فيساوي( -mgh)ووحدة الطاقة الكامنة في النظام الدولي هي الجول.