حل مسألة وحدة العمل

أهلا وسهلا بكم أعزائي الطلاب ، إذا كنتم تبحثون عن إجابة لأسئلتكم التعليمية ، فقد اخترت المكان المناسب. يقدم لكم موقع مقالتي نتة إجابة على أحد الأسئلة المهمة في المجال التربوي وسنعرف معكم اليوم إجابة سؤال

الإجابة على سؤال وحدة العمل

ما هي وحدة قياس العمل؟ سؤال مهم في الفيزياء ، حيث أن العمل الميكانيكي يعني حركة جسم إلى مسافة بسبب تأثير قوة خارجية عليه ، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن العمل الميكانيكي ونوضح ماهية وحدة القياس المستخدمة للتعبير عن العمل.

ما هو العمل الميكانيكي

الشغل هو قياس كمية الطاقة التي تحدث عندما يتحرك جسم ما على مسافة بواسطة قوة خارجية ، كجزء من القوة المؤثرة في نفس اتجاه إزاحة الجسم. طول المسار ، وكل هذا يحدث بسبب انتقال الطاقة من القوة الخارجية المؤثرة على الجسم إلى الجسم على شكل حركة ، ولا يمكن القول بوجود عمل ما لم يتحرك الجسم مسافة معينة. من موضعه الأصلي ، على سبيل المثال عندما يضرب الصندوق بقوة معينة ويتحرك هذا الصندوق مسافة معينة من موضعه الأصلي ، فهناك عمل ، ولكن إذا تأثر الصندوق بقوة معينة ولم يتحرك الصندوق أو يتحرك لكنه يعود إلى موضعه الأصلي ، فلا يوجد عمل يجب القيام به ، لذلك فإن العمل الميكانيكي يعبر عن التغير المكاني للجسم بسبب القوة باختصار ، يمكننا القول أن العمل الميكانيكي يعتمد على النحو التالي:[1]

القوة: هي القوة الخارجية المؤثرة على الجسم.
الإزاحة: المسافة التي يتحرك بها كائن من موضعه الأصلي.

أنواع الأعمال الميكانيكية

في الواقع ، هناك ثلاث حالات فيزيائية رئيسية للفعل الميكانيكي وهي:[2]

عمل ميكانيكي إيجابي

حيث يحدث الفعل الميكانيكي الإيجابي عندما يتحرك الكائن في نفس اتجاه القوة الخارجية المؤثرة على الجسم ، وفي هذه الحالة يُقال أن العمل الميكانيكي قد اكتمل. تتضمن أمثلة العمل الإيجابي ما يلي:

عندما يتم شد الزنبرك ، يكون الشغل الذي تقوم به قوة السحب موجبًا ، حيث تعمل القوة في نفس اتجاه إزاحة الزنبرك.
عندما يكون جسم ما تحت تأثير الجاذبية بحرية ، يكون الشغل الذي تقوم به الجاذبية موجبًا ، لأن إزاحة الجسم تكون في نفس اتجاه الجاذبية.
عندما يتمدد غاز داخل أسطوانة ، يكون الشغل الذي تقوم به القوة موجبًا ، لأن الإزاحة في نفس اتجاه القوة.

العمل الميكانيكي السلبي

عندما يحدث فعل ميكانيكي سلبي عندما يتحرك جسم ما عكس اتجاه قوة خارجية تعمل عليه ، فإن أمثلة العمل السلبي تشمل:

الشغل المبذول ضد الاحتكاك سالب ، لأن قوة الاحتكاك تكون دائمًا في الاتجاه المعاكس للإزاحة.
الشغل المبذول في رفع الجسم سالب ، لأن قوة الجاذبية والإزاحة في الاتجاه المعاكس.

صفر عمل ميكانيكي

حيث يحدث صفر عمل ميكانيكي عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة 90 درجة ، وفي هذه الحالة لا يتم تنفيذ أي عمل ميكانيكي. فيما يلي أمثلة على الإجراءات الصفرية:

الشغل المبذول بواسطة قوة الجاذبية المركزية المؤثرة على جسم يتحرك في دائرة بسرعة منتظمة يساوي صفرًا ، لأن الزاوية بين قوة الجاذبية وحركة الجسم تساوي 90 درجة.
الشخص الذي يحمل شيئًا معينًا ويمشي على طريق أفقي لا يعمل ولا يركض ، لأن الزاوية بين قوة الرفع والحركة 90 درجة.

ما هي وحدة قياس العمالة؟

الوحدة القياسية المستخدمة لقياس الشغل الميكانيكي المنجز في الفيزياء هي الجول ، والذي يُرمز إليه في المعادلات الفيزيائية بالرمز J ، لأن الجول هو مقدار الطاقة المنقولة عند تطبيق قوة مقدارها 1 نيوتن على جسم يتحرك على مسافة متر واحد. وحدة الطاقة هي نفسها وحدة العمل في الفيزياء ، لأن العمل الميكانيكي هو الطاقة ، ووحدة الجول لقياس الشغل الميكانيكي تساوي النيوتن لكل متر في وحدات النظام الدولي. لذلك ، الشغل الميكانيكي يساوي القوة المؤثرة على الشغل مضروبة في الإزاحة ، ويمكن كتابة قوانين الشغل الميكانيكي على الحركة الأفقية تمامًا كما يلي:[3]

الشغل = القوة x الإزاحة U = sxq حيث:

X ← الشغل: هو مقدار الشغل الذي تقوم به القوة ووحدتها الجول.
S → Force: هي القوة الخارجية المؤثرة على الجسم ووحدتها نيوتن.
Q → الإزاحة: مقدار إزاحة كائن من موضعه الأصلي ومتر وحدته.

أما إذا كان الجسم مائلاً عن سطح الأرض وكانت هناك زاوية بين القوة والإزاحة ، فسيكون القانون على النحو التالي: العمل = القوة × الإزاحة × جيب التمام للزاوية U = sxvx cos∅ حيث:

X ← الشغل: هو مقدار الشغل الذي تقوم به القوة ووحدتها ، الجول.
S → Force: هي القوة الخارجية المؤثرة على الجسم ووحدتها نيوتن.
Q → الإزاحة: مقدار إزاحة كائن من موضعه الأصلي ومتر وحدته.
جيب التمام ← جيب التمام للزاوية: مقدار الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه الإزاحة.

أمثلة على الأعمال الميكانيكية

هناك العديد من الأمثلة على العمل الميكانيكي ، على سبيل المثال العمل في حركة أفقية ، حيث إذا تم تطبيق قوة مقدارها 40 نيوتن على صندوق ، وتحرك هذا الصندوق مترين من موضعه الأصلي ، فسيكون العمل الميكانيكي مساويًا لـ[4]الشغل = القوة × الإزاحة ، U = sxvW = 40 نيوتن × 2 مبعثر = 80 نيوتن ، U = 80 جول ، إذن ، الشغل الميكانيكي المنجز على الصندوق هو 80 جول. من الممكن أيضًا حساب الشغل المنجز على سطح مائل بواسطة قوانين الشغل الفيزيائية ، على سبيل المثال إذا تم تطبيق قوة على جسم بمقدار 63 نيوتن ، في اتجاه يصنع زاوية مقدارها 60 درجة مع المستوى الأفقي ، و يحسب الجسم الإزاحة من موضعه الأصلي 3 م ، ثم الشغل الذي تم إنجازه هو: الشغل = القوة × الإزاحة × الزاوية cosU = sxqx cos∅U = 63 نيوتن × 3 متر × الجيب 60 نظرًا لأن جيب التمام 60 يساوي 0.5 ، الحل هو: Sh = 63 نيوتن × 3 م 0.5 U = 94.5 نيوتن mU = 94.5 جول ، وبالتالي فإن الشغل الميكانيكي الذي يتم إجراؤه على الجسم يساوي 94.5 جول. في ختام هذا المقال سنتعلم أن وحدة العمل هي الجول ، وقد أوضحنا معنى مفهوم العمل الميكانيكي في الفيزياء ، وقد ذكرنا جميع أنواع الأعمال وحالاتها الفيزيائية ، وقد ذكرنا ذلك. بعض الأمثلة على العمل على سطح أفقي وسطح مائل مع المحلول بخطوات مفصلة.

في نهاية المقال نأمل أن تكون الإجابة كافية. نتمنى لكم التوفيق في جميع المراحل التعليمية. يسعدنا استقبال أسئلتكم ومقترحاتكم من خلال مشاركتكم معنا. نتمنى ان تشاركوا المقال على مواقع التواصل الاجتماعي فيسبوك وتويتر من الازرار في اسفل المقال.

وحدة قياس الشغل