Physics
📄 اطبع pdf
00971504825082
الشغل والقدرة
المعنى الشائع للشغل : هو بذل جهد جسدي أو فكري
وأنّ هذا المعنى يختلف عن المعنى الفيزيائي للشغل
للازمة لتحريك جسم ذي كتلة مُعينة لمسافة مُعينة
المعنى الفيزيائي للشغل : وهو عبارة عن مقدار الطاقة
اللازمة لتحريك جسم ذي
كتلة مُعينة لمسافة مُعينة
فهو يتطلّب قوّة مؤثّرة وإزاحة
ولا يقتصر مفهوم الشُغل على تحريك الأجسام فقط فهو
مفهوم عام و لكن يُعَبر عن انتقال الطاقة الى الجسم
إنّ وحدة الشُغل تُشابة وحدة الطاقة وهي الجول ( نيوتن . متر)
وقد جاءت مُسميات الوحدات نسبة الى العالم الذي اكتشفها
تصنف القوه التي تؤثر على الجسم الى
قوة متغيرة
قوة منتظمة
القوة في هذه الحالة متغيرة المقدارأوالاتجاه أو كلاهما أثناء إزاحة الجسم
القوة في هذه الحالة ثابتة المقداروالاتجاه طوال فترة التأثير
هناك شغل ناتج عن قوّة متغيِّرة
هناك شغل ناتج عن قوّة منتظمة
\[W = ∫ F·ds\]
\[W = F·d·cosθ \]
الشغل الناتج عن قوة منتظمة
القوة منتظمة موازية لاتجاه الحركة
الشغل الناتج من القوة الثابتة على الصندوق يكون حاصل الضرب العددي لمتجه القوة المؤثرة على الجسم ومتجه الازاحة ويحسب باستخدام العلاقة
\[ W= F.d .cos 0\]
القوة منتظمة تصنع زاوية مع اتجاه الحركة
حساب الشغل يتطلب تحليل القوة الى مركبتين افقية وعمودية
من تحليل متّجه القوّة المؤثّرة التي تصنع زاوية مع اتّجاه الحركة إلى مركّبتين ، أفقية مع الحركة وعمودية على الحركة
نستنتج أنّ الشغل الناتج عن المركّبة العمودية يساوي صفرًا لأنه لا يسبّب أي إزاحة
، وأنّ الشغل الناتج عن القوّة المعطاة هو الشغل الناتج عن المركّبة الأفقية فقط والذي يساوي
\[ W= \vec F.\vec d = F.d.cos (θ)\]\[(θ )\]
هي الزاوية بين اتّجاه القوّة المؤثّرة والإزاحة الناتجة
في هذة المحاكاة القوة المؤثرة على الجسم تبذل شغل وتحرك الجسم وهذا الشغل يعادل المساحة المحصورة تحت المنحنى
ومن الممكن أن نجعل القوة تميل بزاوية
تعليمات الاستخدام:
1. أدخل القوة (نيوتن)، الإزاحة (متر)، والزاوية (بالدرجات) لكل تجربة.
2. احسب الشغل والمساحة تحت المنحنى بنفسك وأدخل النتائج في الجدول.
3. اضغط على زر "تصحيح الإجابات" للتحقق من صحة حساباتك.
4. معادلة الشغل: الشغل = القوة × الإزاحة × جيب تمام الزاوية
5. المساحة تحت المنحنى = القوة × الإزاحة (لحساب المساحة في منحنى القوة-الإزاحة)
الشغل (W) = القوة (F) × الإزاحة (d) × جيب تمام الزاوية (cosθ)
أنواع الشغل
الشغل الموجب
يحدث عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة أقل من 90°، مما يعني أن جيب تمام الزاوية موجب. في هذه الحالة، تكون القوة في اتجاه الحركة أو تميل في اتجاهها.
مثال: عندما تدفع صندوقًا وتتحرك في نفس اتجاه الدفع.
الشغل السالب
يحدث عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة أكبر من 90° وأقل من 270°، مما يعني أن جيب تمام الزاوية سالب. في هذه الحالة، تكون القوة معاكسة لاتجاه الحركة.
مثال: عندما تجر جسمًا بعكس اتجاه حركته، أو قوة الاحتكاك التي تعارض الحركة.
الشغل المعدوم
يحدث عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة 90° أو 270°، مما يعني أن جيب تمام الزاوية يساوي صفر. في هذه الحالة، تكون القوة عمودية على اتجاه الحركة.
مثال: عندما تحمل حقيبة وتسير أفقيًا، فإن قوة حملك عمودية على اتجاه حركتك.
جدول التجارب
رقم التجربة
القوة المؤثرة (نيوتن)
الإزاحة (متر)
الزاوية بين القوة والإزاحة (درجة)
الشغل المبذول (جول)
المساحة تحت المنحنى
نوع الشغل
الشغل إما أن يكون سالب أو يكون موجب أو يكون معدوم
في الصورة في الشكل أدناه يوجد ثلاث قوى تؤثر على الجسم المتحرك على مستوى مائل خشن
قوة الوزن وقوة الأحتكاك والقوة المتعامدة
يكون الشغل موجبًا إذا كانت الزاويةبين متّجه القوّة والإزاحة أكبر أو تساوي صفرا وأقل من
\[90^0\]
وفي هذه الحالة يكون الشغل مسبّبًا للحركة
شغل قوة الوزن موجب لان الزاوية بين قوة الوزن والأزاحة حادة
يكون الشغل سالبًا إذا كانت الزاويةبين متّجه القوّة والإزاحة أكبر من
\[𝜽>90^0 \]
واقل أو تساوي
\[𝜽=180^0\]
وفي هذه الحالة يكون الشغل مقاومًا للحركة
شغل قوة الاحتكاك سالب لان الزاوية بين قوة الاحتكاك والأزاحة 180 درجة
أمّا في حال كانت الزاوية تساوي
\[90^0\]
فإنّ الشغل الناتج عن القوّة يساوي صفرًا
شغل القوة االمتعامدة معدوم لان الزاوية بين القوة المتعامدة والأزاحة 90 درجة
نتائج:
- شغل موجب: عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة أقل من 90°
- شغل سالب: عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحةأكبر من 90°
- شغل معدوم: عندما تكون الزاوية الزاوية بين القوة والإزاحة تساوي 90°
\[1 \star \]
ما مقدار الشغل المبذول عند تطبيق قوة مقدارها 10 نيوتن لتحريك صندوق بمقدار 4 أمتار بإتجاه القوة؟
أختر الإجابة الصحيحة
A
W=20 J
B
W=60 J
C
W=40 J
D
W=80 J
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
\[2 \star \]
ما مقدار الشغل المبذول عند تطبيق قوة مقدارها 60 نيوتن تميل بزاوية 35 درجة فوق الأفق لتحريك صندوق بمقدار 10 أمتار؟
أختر الإجابة الصحيحة
A
W = 520.3 J
B
W = 312.8 J
C
W = 615.6 J
D
W = 491.5 J
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
محصلة الشغل لمجموعة من القوى المنتظمة
القوى المتلاقية والحركة
القوى المتلاقية هي القوى التي تؤثر على جسم من نقاط مختلفة ولكنها تتلاقى في نقطة واحدة. في هذا التطبيق، يمكنك رؤية تأثير هذه القوى على حركة الجسم في الوقت الحقيقي.
كيفية حساب الشغل للقوى المتلاقية
عندما تؤثر عدة قوى على جسم يتحرك في مستوى أفقي، يمكن حساب الشغل الكلي بطريقتين:
هناك طريقتين لايجاد الشغل الكلي
الطريقة الأولى : نحسب شغل كل قوة على حدة ونجري الجمع الجبري لشغل هذه القوى
\[W_{net}=W_1+W_2+W_3+.........\]
الطريقة الثانية : نجد محصَّلة تلك القوى حسب قانون نيوتن الثاني فنحصل على قوة محصلة ونحدد الزاوية بين محصلة القوى والازاحة فيكون الشغل الكلي
\[W_{net}= \vec F_{net}.\vec d=F_{net}. d.cos 0\]
في هذا التطبيق، نقوم بحساب الشغل لكل قوة ثم نجمع النتائج، مع إمكانية رؤية تأثير كل قوة على حركة الجسم.
ملاحظات هامة:
- القوة التي تكون زاويتها 0° تساهم بأكبر قدر في الشغل
- القوة التي تكون زاويتها 90° لا تساهم في الشغل
- القوة التي تكون زاويتها أكبر من 90° تساهم بشغل سالب
- حركة الجسم تعتمد على القوة المحصلة في اتجاه الحركة
المحاكاة التفاعلية
إعدادات الجسم
القوى المؤثرة
نتائج الحساب
الشغل الكلي: 0 جول
محصلة القوى: 0 نيوتن
التسارع: 0 م/ث²
القدرة
عندما نؤثر بقوة على جسم قابل للحركة ويتحرك الجسم نقول نحن بذلنا شغل على هذا الجسم
و إذا تم انجاز هذا الشغل خلال فترة زمنية معينة فإن الشغل المنجز خلال وحدة الزمن يدعى القدرة
تقدر القدرة بوحدة الوات \[Watt=\frac{j}{s}\]
\[ P =\frac{W }{ t}\]
\[3 \star \star\]
طالب كتلته 50 كيلو جرام. يستغرق 40. ثانية لتسلق درج بارتفاع 18 مترًا. فإن مقدار القدرة التي استهلكها
اختر الإجابة الصحيحة
A
\[P=187.4 \;\;Watt\]
B
\[P=115.9 \;\;Watt\]
C
\[P=220.7 \;\;Watt\]
D
\[P=330.1 \;\;Watt\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
🧮 Calculator
🗑️
✏️ قلم
الشغل والقدرة |
المعنى الشائع للشغل : هو بذل جهد جسدي أو فكري وأنّ هذا المعنى يختلف عن المعنى الفيزيائي للشغل
للازمة لتحريك جسم ذي كتلة مُعينة لمسافة مُعينة
المعنى الفيزيائي للشغل : وهو عبارة عن مقدار الطاقة اللازمة لتحريك جسم ذي كتلة مُعينة لمسافة مُعينة
فهو يتطلّب قوّة مؤثّرة وإزاحة
ولا يقتصر مفهوم الشُغل على تحريك الأجسام فقط فهو مفهوم عام و لكن يُعَبر عن انتقال الطاقة الى الجسم
إنّ وحدة الشُغل تُشابة وحدة الطاقة وهي الجول ( نيوتن . متر)
وقد جاءت مُسميات الوحدات نسبة الى العالم الذي اكتشفها
تصنف القوه التي تؤثر على الجسم الى
قوة متغيرة |
قوة منتظمة |
القوة في هذه الحالة متغيرة المقدارأوالاتجاه أو كلاهما أثناء إزاحة الجسم |
القوة في هذه الحالة ثابتة المقداروالاتجاه طوال فترة التأثير |
هناك شغل ناتج عن قوّة متغيِّرة |
هناك شغل ناتج عن قوّة منتظمة |
\[W = ∫ F·ds\] |
\[W = F·d·cosθ \] |
الشغل الناتج عن قوة منتظمة
القوة منتظمة موازية لاتجاه الحركة
الشغل الناتج من القوة الثابتة على الصندوق يكون حاصل الضرب العددي لمتجه القوة المؤثرة على الجسم ومتجه الازاحة ويحسب باستخدام العلاقة
\[ W= F.d .cos 0\]
القوة منتظمة تصنع زاوية مع اتجاه الحركة
حساب الشغل يتطلب تحليل القوة الى مركبتين افقية وعمودية
من تحليل متّجه القوّة المؤثّرة التي تصنع زاوية مع اتّجاه الحركة إلى مركّبتين ، أفقية مع الحركة وعمودية على الحركة
نستنتج أنّ الشغل الناتج عن المركّبة العمودية يساوي صفرًا لأنه لا يسبّب أي إزاحة
، وأنّ الشغل الناتج عن القوّة المعطاة هو الشغل الناتج عن المركّبة الأفقية فقط والذي يساوي \[ W= \vec F.\vec d = F.d.cos (θ)\]\[(θ )\] هي الزاوية بين اتّجاه القوّة المؤثّرة والإزاحة الناتجة
في هذة المحاكاة القوة المؤثرة على الجسم تبذل شغل وتحرك الجسم وهذا الشغل يعادل المساحة المحصورة تحت المنحنى
ومن الممكن أن نجعل القوة تميل بزاوية
تعليمات الاستخدام:
1. أدخل القوة (نيوتن)، الإزاحة (متر)، والزاوية (بالدرجات) لكل تجربة.
2. احسب الشغل والمساحة تحت المنحنى بنفسك وأدخل النتائج في الجدول.
3. اضغط على زر "تصحيح الإجابات" للتحقق من صحة حساباتك.
4. معادلة الشغل: الشغل = القوة × الإزاحة × جيب تمام الزاوية
5. المساحة تحت المنحنى = القوة × الإزاحة (لحساب المساحة في منحنى القوة-الإزاحة)
أنواع الشغل
يحدث عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة أقل من 90°، مما يعني أن جيب تمام الزاوية موجب. في هذه الحالة، تكون القوة في اتجاه الحركة أو تميل في اتجاهها.
مثال: عندما تدفع صندوقًا وتتحرك في نفس اتجاه الدفع.
يحدث عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة أكبر من 90° وأقل من 270°، مما يعني أن جيب تمام الزاوية سالب. في هذه الحالة، تكون القوة معاكسة لاتجاه الحركة.
مثال: عندما تجر جسمًا بعكس اتجاه حركته، أو قوة الاحتكاك التي تعارض الحركة.
يحدث عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة 90° أو 270°، مما يعني أن جيب تمام الزاوية يساوي صفر. في هذه الحالة، تكون القوة عمودية على اتجاه الحركة.
مثال: عندما تحمل حقيبة وتسير أفقيًا، فإن قوة حملك عمودية على اتجاه حركتك.
جدول التجارب
| رقم التجربة | القوة المؤثرة (نيوتن) | الإزاحة (متر) | الزاوية بين القوة والإزاحة (درجة) | الشغل المبذول (جول) | المساحة تحت المنحنى | نوع الشغل |
|---|
في الصورة في الشكل أدناه يوجد ثلاث قوى تؤثر على الجسم المتحرك على مستوى مائل خشن قوة الوزن وقوة الأحتكاك والقوة المتعامدة
يكون الشغل موجبًا إذا كانت الزاويةبين متّجه القوّة والإزاحة أكبر أو تساوي صفرا وأقل من \[90^0\] وفي هذه الحالة يكون الشغل مسبّبًا للحركة شغل قوة الوزن موجب لان الزاوية بين قوة الوزن والأزاحة حادة
يكون الشغل سالبًا إذا كانت الزاويةبين متّجه القوّة والإزاحة أكبر من \[𝜽>90^0 \] واقل أو تساوي \[𝜽=180^0\] وفي هذه الحالة يكون الشغل مقاومًا للحركة
شغل قوة الاحتكاك سالب لان الزاوية بين قوة الاحتكاك والأزاحة 180 درجة
أمّا في حال كانت الزاوية تساوي \[90^0\] فإنّ الشغل الناتج عن القوّة يساوي صفرًا
شغل القوة االمتعامدة معدوم لان الزاوية بين القوة المتعامدة والأزاحة 90 درجة
نتائج:
- شغل موجب: عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة أقل من 90°
- شغل سالب: عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحةأكبر من 90°
- شغل معدوم: عندما تكون الزاوية الزاوية بين القوة والإزاحة تساوي 90°
\[1 \star \]
ما مقدار الشغل المبذول عند تطبيق قوة مقدارها 10 نيوتن لتحريك صندوق بمقدار 4 أمتار بإتجاه القوة؟
أختر الإجابة الصحيحة
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
\[2 \star \]
ما مقدار الشغل المبذول عند تطبيق قوة مقدارها 60 نيوتن تميل بزاوية 35 درجة فوق الأفق لتحريك صندوق بمقدار 10 أمتار؟
أختر الإجابة الصحيحة
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
محصلة الشغل لمجموعة من القوى المنتظمة
القوى المتلاقية والحركة
القوى المتلاقية هي القوى التي تؤثر على جسم من نقاط مختلفة ولكنها تتلاقى في نقطة واحدة. في هذا التطبيق، يمكنك رؤية تأثير هذه القوى على حركة الجسم في الوقت الحقيقي.
كيفية حساب الشغل للقوى المتلاقية
عندما تؤثر عدة قوى على جسم يتحرك في مستوى أفقي، يمكن حساب الشغل الكلي بطريقتين:
-
هناك طريقتين لايجاد الشغل الكلي
الطريقة الأولى : نحسب شغل كل قوة على حدة ونجري الجمع الجبري لشغل هذه القوى \[W_{net}=W_1+W_2+W_3+.........\] الطريقة الثانية : نجد محصَّلة تلك القوى حسب قانون نيوتن الثاني فنحصل على قوة محصلة ونحدد الزاوية بين محصلة القوى والازاحة فيكون الشغل الكلي \[W_{net}= \vec F_{net}.\vec d=F_{net}. d.cos 0\]
في هذا التطبيق، نقوم بحساب الشغل لكل قوة ثم نجمع النتائج، مع إمكانية رؤية تأثير كل قوة على حركة الجسم.
ملاحظات هامة:
- القوة التي تكون زاويتها 0° تساهم بأكبر قدر في الشغل
- القوة التي تكون زاويتها 90° لا تساهم في الشغل
- القوة التي تكون زاويتها أكبر من 90° تساهم بشغل سالب
- حركة الجسم تعتمد على القوة المحصلة في اتجاه الحركة
المحاكاة التفاعلية
إعدادات الجسم
القوى المؤثرة
نتائج الحساب
القدرة
عندما نؤثر بقوة على جسم قابل للحركة ويتحرك الجسم نقول نحن بذلنا شغل على هذا الجسم
و إذا تم انجاز هذا الشغل خلال فترة زمنية معينة فإن الشغل المنجز خلال وحدة الزمن يدعى القدرة
تقدر القدرة بوحدة الوات \[Watt=\frac{j}{s}\] \[ P =\frac{W }{ t}\]
طالب كتلته 50 كيلو جرام. يستغرق 40. ثانية لتسلق درج بارتفاع 18 مترًا. فإن مقدار القدرة التي استهلكها
اختر الإجابة الصحيحة
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
No comments:
Post a Comment