📄 اطبع pdf
00971504825082
الشغل والقدرة
Work & Power
المعنى الشائع للشغل : هو بذل جهد جسدي أو فكري
وأنّ هذا المعنى يختلف عن المعنى الفيزيائي للشغل
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
Common meaning of work: making a physical or mental effort.
This is different from the physics meaning of work.
Physics meaning of work: the amount of energy required to move an object of a certain mass through a certain distance.
Work requires a force and a displacement.
The concept of work is general; it represents energy transfer to an object (not only “moving objects”).
The SI unit of work is the joule (N·m).
Unit names are often named after the scientists who introduced/defined them.
Forces acting on an object can be classified as:
قوة متغيرة
Variable force
قوة منتظمة
Constant (uniform) force
القوة في هذه الحالة متغيرة المقدارأوالاتجاه أو كلاهما أثناء إزاحة الجسم
The magnitude and/or direction changes during the displacement.
القوة في هذه الحالة ثابتة المقداروالاتجاه طوال فترة التأثير
The magnitude and direction remain constant during the action.
هناك شغل ناتج عن قوّة متغيِّرة
Work due to a variable force
هناك شغل ناتج عن قوّة منتظمة
Work due to a constant force
\[W = ∫ F·ds\]
\[W = F·d·cosθ \]
الشغل الناتج عن قوة منتظمة
Work Done by a Constant Force
القوة منتظمة موازية لاتجاه الحركة
Case 1: The constant force is parallel to the direction of motion.
الشغل الناتج من القوة الثابتة على الصندوق يكون حاصل الضرب العددي لمتجه القوة المؤثرة على الجسم ومتجه الازاحة
ويحسب باستخدام العلاقة
The work done by a constant force equals the dot product of the force vector and the displacement vector:
\[ W= F.d .cos 0\]
القوة منتظمة تصنع زاوية مع اتجاه الحركة
Case 2: The constant force makes an angle with the displacement.
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
To calculate work, the force must be resolved into two components: one parallel to motion and one perpendicular to it.
The perpendicular component does zero work because it produces no displacement.
Therefore, the work done by the force equals the work done by the parallel component only:
\[ W= \vec F\cdot \vec d = F\cdot d\cdot \cos(θ)\]
where \(θ\) is the angle between the force direction and the displacement.
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
In this simulation, the applied force does work and moves the object.
This work equals the area under the curve. You can also tilt the force by an angle.
تعليمات الاستخدام:
Instructions:
1. أدخل القوة (نيوتن)، الإزاحة (متر)، والزاوية (بالدرجات) لكل تجربة.
1. Enter the force (N), displacement (m), and angle (degrees) for each experiment.
2. احسب الشغل والمساحة تحت المنحنى بنفسك وأدخل النتائج في الجدول.
2. Calculate the work and the area under the curve yourself, then type the results in the table.
3. اضغط على زر "تصحيح الإجابات" للتحقق من صحة حساباتك.
3. Click “Check Answers” to verify your calculations.
4. معادلة الشغل: الشغل = القوة × الإزاحة × جيب تمام الزاوية
4. Work formula: Work = Force × Displacement × cos(θ)
5. المساحة تحت المنحنى = القوة × الإزاحة
5. Area under the curve = Force × Displacement
الشغل (W) = القوة (F) × الإزاحة (d) × جيب تمام الزاوية (cosθ)
Work (W) = Force (F) × Displacement (d) × cos(θ)
أنواع الشغل
Types of Work
الشغل الموجب
Positive Work
يحدث عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة أقل من 90°، مما يعني أن جيب تمام الزاوية موجب.
Occurs when the angle between force and displacement is less than 90°, so cos(θ) is positive.
مثال:Example:
عندما تدفع صندوقًا ويتحرك في نفس اتجاه الدفع.
pushing a box and it moves in the direction of the push.
الشغل السالب
Negative Work
يحدث عندما تكون الزاوية أكبر من 90° وأقل من 270°، مما يعني أن جيب تمام الزاوية سالب.
Occurs when the angle is greater than 90° and less than 270°, so cos(θ) is negative.
مثال:Example:
قوة الاحتكاك التي تعارض الحركة.
friction opposing motion.
الشغل المعدوم
Zero Work
يحدث عندما تكون الزاوية 90° أو 270°، مما يعني أن جيب تمام الزاوية يساوي صفر.
Occurs when the angle is 90° or 270°, so cos(θ) = 0.
مثال:Example:
عندما تحمل حقيبة وتسير أفقيًا.
carrying a bag while walking horizontally.
جدول التجارب
Experiments Table
رقم التجربةExperiment #
القوة المؤثرة (نيوتن)Force (N)
الإزاحة (متر)Displacement (m)
الزاوية (درجة)Angle (deg)
الشغل (جول)Work (J)
المساحة تحت المنحنىArea Under Curve
نوع الشغلWork Type
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
Work can be positive, negative, or zero.
In the figure below, three forces act on an object moving on a rough inclined plane:
weight, friction, and the normal (perpendicular) force.
يكون الشغل موجبًا إذا كانت الزاوية بين 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
Work is positive when the angle between force and displacement is between 0° and 90°:
\[0^\circ \le \theta < 90^\circ\]
In this case, the work supports the motion.
The work done by the weight can be positive here because the angle between weight and displacement is acute.
يكون الشغل سالبًا إذا كانت الزاوية بين 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
Work is negative when the angle between force and displacement is greater than 90° and up to 180°:
\[90^\circ < \theta \le 180^\circ\]
In this case, the work resists the motion.
The work done by friction is negative because the angle between friction and displacement is 180°.
أمّا في حال كانت الزاوية تساوي
\[90^0\]
فإنّ الشغل الناتج عن القوّة يساوي صفرًا
شغل القوة المتعامدة معدوم لان الزاوية بين القوة المتعامدة والأزاحة 90 درجة
If the angle is
\[90^\circ\]
then the work done by that force is zero.
The work done by the normal (perpendicular) force is zero because it is 90° to the displacement.
نتائج:
Summary:
- شغل موجب: عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة أقل من 90°Positive work: when the angle is less than 90°
- شغل سالب: عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة أكبر من 90°Negative work: when the angle is greater than 90°
- شغل معدوم: عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة تساوي 90°Zero work: when the angle is 90°
\[1 \star \]
\[2 \star \]
محصلة الشغل لمجموعة من القوى المنتظمة
Net Work for a System of Constant Forces
القوى المتلاقية والحركة
Concurrent Forces and Motion
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.
Concurrent forces act on an object such that their lines of action meet at a point. In this app, you can observe how these forces affect motion in real time.
كيفية حساب الشغل للقوى المتلاقية
How to Calculate Work for Concurrent Forces
عندما تؤثر عدة قوى على جسم يتحرك في مستوى أفقي، يمكن حساب الشغل الكلي بطريقتين:
When multiple forces act on an object moving on a horizontal surface, the net work can be found in two ways:
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
\[W_{net}= \vec F_{net}.\vec d=F_{net}. d.cos 0\]
Two methods:
Method 1: compute the work done by each force separately, then add algebraically:
\[W_{net}=W_1+W_2+W_3+\cdots\]
Method 2: find the resultant force (Newton’s 2nd law), then use the angle between the resultant and the displacement:
\[W_{net}= \vec F_{net}\cdot \vec d = F_{net}\, d \cos 0\]
في هذا التطبيق، نقوم بحساب الشغل لكل قوة ثم نجمع النتائج، مع إمكانية رؤية تأثير كل قوة على حركة الجسم.
In this app, we calculate the work done by each force and then sum the results, while visualizing each force’s effect on motion.
ملاحظات هامة:
Important notes:
- القوة التي تكون زاويتها 0° تساهم بأكبر قدر في الشغلA force at 0° contributes the maximum work.
- القوة التي تكون زاويتها 90° لا تساهم في الشغلA force at 90° contributes zero work.
- القوة التي تكون زاويتها أكبر من 90° تساهم بشغل سالبAngles greater than 90° produce negative work.
- حركة الجسم تعتمد على القوة المحصلة في اتجاه الحركةMotion depends on the resultant force in the direction of motion.
المحاكاة التفاعليةInteractive Simulation
إعدادات الجسمObject Settings
القوى المؤثرةApplied Forces
نتائج الحسابResults
الشغل الكلي:Total Work:
0
جولJ
محصلة القوى:Resultant Force:
0
نيوتنN
التسارع:Acceleration:
0
م/ث²m/s²
القدرة
Power
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 \[Watt=\frac{j}{s}\]
\[ P =\frac{W }{ t}\]
When a force acts on a movable object and the object moves, we say that work is done.
If this work is completed in a certain time interval, then the work done per unit time is called power.
Power is measured in watts:
\[Watt=\frac{J}{s}\]
\[ P=\frac{W}{t}\]
\[3 \star \star\]
اختبار الشغل والقدرة
Work & Power Quiz
الشغل والقدرة Work & Power |
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 Common meaning of work: making a physical or mental effort. This is different from the physics meaning of work.
Physics meaning of work: the amount of energy required to move an object of a certain mass through a certain distance.
Work requires a force and a displacement.
The concept of work is general; it represents energy transfer to an object (not only “moving objects”).
The SI unit of work is the joule (N·m).
Unit names are often named after the scientists who introduced/defined them.
Forces acting on an object can be classified as:
|
قوة متغيرة Variable force |
قوة منتظمة Constant (uniform) force |
|
القوة في هذه الحالة متغيرة المقدارأوالاتجاه أو كلاهما أثناء إزاحة الجسم The magnitude and/or direction changes during the displacement. |
القوة في هذه الحالة ثابتة المقداروالاتجاه طوال فترة التأثير The magnitude and direction remain constant during the action. |
|
هناك شغل ناتج عن قوّة متغيِّرة Work due to a variable force |
هناك شغل ناتج عن قوّة منتظمة Work due to a constant force |
\[W = ∫ F·ds\] |
\[W = F·d·cosθ \] |
الشغل الناتج عن قوة منتظمة Work Done by a Constant Force
القوة منتظمة موازية لاتجاه الحركة Case 1: The constant force is parallel to the direction of motion.
الشغل الناتج من القوة الثابتة على الصندوق يكون حاصل الضرب العددي لمتجه القوة المؤثرة على الجسم ومتجه الازاحة ويحسب باستخدام العلاقة The work done by a constant force equals the dot product of the force vector and the displacement vector:
\[ W= F.d .cos 0\]القوة منتظمة تصنع زاوية مع اتجاه الحركة Case 2: The constant force makes an angle with the displacement.
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
To calculate work, the force must be resolved into two components: one parallel to motion and one perpendicular to it.
The perpendicular component does zero work because it produces no displacement.
Therefore, the work done by the force equals the work done by the parallel component only:
\[ W= \vec F\cdot \vec d = F\cdot d\cdot \cos(θ)\]
where \(θ\) is the angle between the force direction and the displacement.
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
In this simulation, the applied force does work and moves the object.
This work equals the area under the curve. You can also tilt the force by an angle.
تعليمات الاستخدام: Instructions:
1. أدخل القوة (نيوتن)، الإزاحة (متر)، والزاوية (بالدرجات) لكل تجربة. 1. Enter the force (N), displacement (m), and angle (degrees) for each experiment.
2. احسب الشغل والمساحة تحت المنحنى بنفسك وأدخل النتائج في الجدول. 2. Calculate the work and the area under the curve yourself, then type the results in the table.
3. اضغط على زر "تصحيح الإجابات" للتحقق من صحة حساباتك. 3. Click “Check Answers” to verify your calculations.
4. معادلة الشغل: الشغل = القوة × الإزاحة × جيب تمام الزاوية 4. Work formula: Work = Force × Displacement × cos(θ)
5. المساحة تحت المنحنى = القوة × الإزاحة 5. Area under the curve = Force × Displacement
أنواع الشغل Types of Work
الشغل الموجب Positive Work
يحدث عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة أقل من 90°، مما يعني أن جيب تمام الزاوية موجب. Occurs when the angle between force and displacement is less than 90°, so cos(θ) is positive.
مثال:Example: عندما تدفع صندوقًا ويتحرك في نفس اتجاه الدفع. pushing a box and it moves in the direction of the push.
الشغل السالب Negative Work
يحدث عندما تكون الزاوية أكبر من 90° وأقل من 270°، مما يعني أن جيب تمام الزاوية سالب. Occurs when the angle is greater than 90° and less than 270°, so cos(θ) is negative.
مثال:Example: قوة الاحتكاك التي تعارض الحركة. friction opposing motion.
الشغل المعدوم Zero Work
يحدث عندما تكون الزاوية 90° أو 270°، مما يعني أن جيب تمام الزاوية يساوي صفر. Occurs when the angle is 90° or 270°, so cos(θ) = 0.
مثال:Example: عندما تحمل حقيبة وتسير أفقيًا. carrying a bag while walking horizontally.
جدول التجارب Experiments Table
| رقم التجربةExperiment # | القوة المؤثرة (نيوتن)Force (N) | الإزاحة (متر)Displacement (m) | الزاوية (درجة)Angle (deg) | الشغل (جول)Work (J) | المساحة تحت المنحنىArea Under Curve | نوع الشغلWork Type |
|---|
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 Work can be positive, negative, or zero.
In the figure below, three forces act on an object moving on a rough inclined plane: weight, friction, and the normal (perpendicular) force.
يكون الشغل موجبًا إذا كانت الزاوية بين 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
Work is positive when the angle between force and displacement is between 0° and 90°:
\[0^\circ \le \theta < 90^\circ\]
In this case, the work supports the motion.
The work done by the weight can be positive here because the angle between weight and displacement is acute.
يكون الشغل سالبًا إذا كانت الزاوية بين 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
Work is negative when the angle between force and displacement is greater than 90° and up to 180°:
\[90^\circ < \theta \le 180^\circ\]
In this case, the work resists the motion.
The work done by friction is negative because the angle between friction and displacement is 180°.
أمّا في حال كانت الزاوية تساوي
\[90^0\]
فإنّ الشغل الناتج عن القوّة يساوي صفرًا
شغل القوة المتعامدة معدوم لان الزاوية بين القوة المتعامدة والأزاحة 90 درجة
If the angle is
\[90^\circ\]
then the work done by that force is zero.
The work done by the normal (perpendicular) force is zero because it is 90° to the displacement.
نتائج: Summary:
- شغل موجب: عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة أقل من 90°Positive work: when the angle is less than 90°
- شغل سالب: عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة أكبر من 90°Negative work: when the angle is greater than 90°
- شغل معدوم: عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة تساوي 90°Zero work: when the angle is 90°
\[1 \star \]
\[2 \star \]
محصلة الشغل لمجموعة من القوى المنتظمة Net Work for a System of Constant Forces
القوى المتلاقية والحركة Concurrent Forces and Motion
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. Concurrent forces act on an object such that their lines of action meet at a point. In this app, you can observe how these forces affect motion in real time.
كيفية حساب الشغل للقوى المتلاقية How to Calculate Work for Concurrent Forces
عندما تؤثر عدة قوى على جسم يتحرك في مستوى أفقي، يمكن حساب الشغل الكلي بطريقتين: When multiple forces act on an object moving on a horizontal surface, the net work can be found in two ways:
-
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 \[W_{net}= \vec F_{net}.\vec d=F_{net}. d.cos 0\] Two methods:
Method 1: compute the work done by each force separately, then add algebraically: \[W_{net}=W_1+W_2+W_3+\cdots\] Method 2: find the resultant force (Newton’s 2nd law), then use the angle between the resultant and the displacement: \[W_{net}= \vec F_{net}\cdot \vec d = F_{net}\, d \cos 0\]
في هذا التطبيق، نقوم بحساب الشغل لكل قوة ثم نجمع النتائج، مع إمكانية رؤية تأثير كل قوة على حركة الجسم. In this app, we calculate the work done by each force and then sum the results, while visualizing each force’s effect on motion.
ملاحظات هامة: Important notes:
- القوة التي تكون زاويتها 0° تساهم بأكبر قدر في الشغلA force at 0° contributes the maximum work.
- القوة التي تكون زاويتها 90° لا تساهم في الشغلA force at 90° contributes zero work.
- القوة التي تكون زاويتها أكبر من 90° تساهم بشغل سالبAngles greater than 90° produce negative work.
- حركة الجسم تعتمد على القوة المحصلة في اتجاه الحركةMotion depends on the resultant force in the direction of motion.
المحاكاة التفاعليةInteractive Simulation
إعدادات الجسمObject Settings
القوى المؤثرةApplied Forces
نتائج الحسابResults
القدرة Power
عندما نؤثر بقوة على جسم قابل للحركة ويتحرك الجسم نقول نحن بذلنا شغل على هذا الجسمو إذا تم انجاز هذا الشغل خلال فترة زمنية معينة فإن الشغل المنجز خلال وحدة الزمن يدعى القدرة
تقدر القدرة بوحدة الوات \[Watt=\frac{j}{s}\] \[ P =\frac{W }{ t}\] When a force acts on a movable object and the object moves, we say that work is done.
If this work is completed in a certain time interval, then the work done per unit time is called power.
Power is measured in watts: \[Watt=\frac{J}{s}\] \[ P=\frac{W}{t}\]
اختبار الشغل والقدرة Work & Power Quiz
Physics
No comments:
Post a Comment