تعليم

ماهي وحدة قياس الشغل

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

ما هو الشغل الميكانيكي

العمل (بالإنجليزية: Work) ، هو مقياس لمقدار الطاقة التي تحدث عندما يتحرك جسم ما عبر مسافة بواسطة قوة خارجية ، حيث يتم تطبيق جزء من القوة في نفس اتجاه إزاحة الجسم ، وإذا القوة ثابتة ، العمل الميكانيكي يمكن حسابه بضرب طول المسار بمقدار القوة المؤثرة على 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 عند الاصطدام على صندوق بقوة معينة وهذا الصندوق يتحرك مسافة معينة من موقعه الأصلي ، إذن هناك عمل ، ولكن إذا تأثر الصندوق بقوة معينة ولم يتحرك الصندوق أو يتحرك ولكنه عاد إلى موضعه الأصلي ، فلا يوجد عمل تم إنجازه ، لذا فإن العمل الميكانيكي يعبر عن تغيير مكاني الجسم بسبب القوة وباختصار يمكننا القول أن العمل الميكانيكي يعتمد على ما يلي:[1]

  • القوة: هي القوة الخارجية المؤثرة على الجسم.

  • الإزاحة: المسافة التي يتحرك بها الجسم من موضعه الأصلي.

أنواع الأعمال الميكانيكية

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

العمل الميكانيكي الإيجابي

حيث يحدث العمل الميكانيكي الإيجابي عندما يتحرك الجسم في نفس اتجاه القوة الخارجية المؤثرة على الجسم ، وفي هذه الحالة يقال إن العمل الميكانيكي قد اكتمل. من أمثلة العمل الإيجابي ما يلي:

  • عندما يتم شد الزنبرك ، يكون الشغل الذي تقوم به قوة التمدد موجبًا ، حيث تعمل القوة في نفس اتجاه إزاحة الزنبرك.
  • عندما يقع الجسم بحرية تحت تأثير الجاذبية ، يكون الشغل الذي تقوم به الجاذبية موجبًا ، حيث يكون إزاحة الجسم 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

حيث يحدث الشغل الميكانيكي السلبي عندما يتحرك الجسم عكس اتجاه القوة الخارجية المؤثرة عليه ، ومن أمثلة العمل السلبي ما يلي:

  • 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 عمل ميكانيكي. أمثلة على العمل الصفري هي التالية:

  • الشغل الذي تقوم به 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 يؤدي عملاً وليس له أي شغل ، لأن الزاوية بين قوة الرفع والحركة تساوي 90 درجة.

ما هي وحدة قياس العمالة

الوحدة القياسية المستخدمة لقياس العمل الميكانيكي المنجز في الفيزياء هي الجول ، والذي يُشار إليه في المعادلات الفيزيائية بالرمز J ، لأن الجول هو مقدار الطاقة المنقولة عند تطبيق قوة مقدارها 1 نيوتن على جسم ما يتحرك على مسافة متر واحد. وحدة الطاقة هي نفس وحدة العمل في الفيزياء ، لأن العمل الميكانيكي هو الطاقة ، ووحدة الجول لقياس الشغل الميكانيكي تساوي نيوتن لكل متر في النظام العالمي لوحدات القياس. 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 × الإزاحة
U = sxq حيث:

  • X ← الشغل: هو مقدار العمل الذي يؤديه تأثير القوة ووحدتها الجول.

  • S ← القوة: هي القوة الخارجية المؤثرة على الجسم ووحدتها نيوتن.

  • Q → الإزاحة: مقدار إزاحة كائن من موضعه الأصلي ومتر وحدته.

ولكن إذا كان الجسم مائلاً عن سطح الأرض وكانت هناك زاوية بين القوة والإزاحة ، يكون القانون كالتالي: الشغل = القوة × الإزاحة × جيب التمام للزاوية
U = sxvx cos∅ حيث:

  • X ← الشغل: هو مقدار العمل المنجز من تأثير القوة ووحدتها ، الجول.

  • S ← القوة: 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 أثرت قوة مقدارها 40 نيوتن على صندوق ، وتحرك هذا الصندوق مترين من موقعه الأصلي ، فسيكون العمل الميكانيكي مساوياً لـ[4]
الشغل = القوة × الإزاحة
يو = sxv
W = 40 نيوتن × 2 متر
ش = 80 نيوتن متر
U = 80 جول
إذن ، الشغل الميكانيكي المنجز على الصندوق يساوي 80 جول. من الممكن أيضًا حساب الشغل المبذول على سطح مائل من خلال قوانين الشغل الفيزيائية ، على سبيل المثال إذا أثرت قوة على جسم بحجم 63 نيوتن ، وفي اتجاه يصنع زاوية 60 درجة مع المستوى الأفقي ، و إزاحة الجسم عن موضعه الأصلي تساوي 3 أمتار ، ثم الشغل المبذول يساوي: الشغل = القوة × الإزاحة × الزاوية cos
U = sxqx cos∅
U = 63 نيوتن × 3 أمتار × جيب الزاوية 60
بما أن جيب التمام 60 يساوي 0.5 ، فإن الحل هو:
Sh = 63 نيوتن × 3 متر 0.5
ش = 94.5 نيوتن م
U = 94.5 جول
إذن الشغل الميكانيكي الذي تم إجراؤه على الجسم يساوي 94.5 جول. في ختام هذا المقال سنكون قد علمنا أن وحدة العمل هي الجول ، وشرحنا معنى مفهوم العمل الميكانيكي في الفيزياء ، وذكرنا جميع أنواع العمل وحالاته الفيزيائية ، وذكرنا بعضها أمثلة للعمل على سطح أفقي وسطح مائل مع المحلول بخطوات مفصلة.

السابق
اسئلة اختبار حديث ثالث متوسط ف1 الفصل الاول 1442
التالي
تعديل سلم رواتب العسكريين 1442