الالشغل والطاقة عبد الرحمن دويك تاسع أ

الشغل والطاقة الحركية

ثانياً








إن كلمة طاقة تعني المقدرة على إنجاز شغل. فإذا استطاع جسم إنجاز شغل، فهذا يعني أنه يمتلك طاقة. فعلى سبيل المثال، جسمك يمتلك طاقة، لأنه قادر على الحركة أو تحريك جسمٍ ما. وشكل الطاقة التي يمتلكها جسمك هي طاقة كيميائية. كما أن جميع الأنظمة الآتية تحتوي على طاقة:
1- جسم يتحرك في خط مستقيم؛ 2- هواء متحرك؛ 3- ماء جار.
وذلك لأن الجسم المتحرك، والرياح، والماء الجاري، جميعها يمكنها إنجاز شغل على أجسامٍ أخرى، وذلك بسبب حركتها، لذا فإنها جميعاً تمتلك طاقة حركية. فما الطاقة الحركية؟ ومن أين يكتسبها الجسم؟ وكيف يفقدها؟


















وبصورة عامة فإن:
شكلي = طح2 – طح1
أي أن: شكلي = D طح ..................................... (3)
حيث: شكلي: صافي الشغل الذي تعمله محصلة القوة المؤثرة في الجسم، أو المجموع الجبري لشغل جميع القوى المؤثرة في الجسم. وتسمى العلاقة (3) مبرهنة الشغل والطاقة.


مثال (5-4)






أطلقت رصاصة كتلتها (10) غ باتجاه لوح خشبي مثبت رأسياً، سمكه ( سم، فصدمتهُ بسرعة أفقية (600) م/ث، واخترقته وخرجت منه أفقياً بسرعة (400) م/ث. احسبْ:
1- التغير في الطاقة الحركية للرصاصة.
2- الشغل الذي بذلته قوة مقاومة الخشب المؤثرة في الرصاصة.
3- متوسط قوة مقاومة الخشب للرصاصة، على فرض أنها ثابتة في مقدارها.

الحل:
استعن بالشكل (5-4).
1- D طح = طح2 – طح1






تدل الإشارة السالبة على حدوث نقص في الطاقة الحركية للرصاصة، أي أن قوة مقاومة الخشب للرصاصة نقلت هذه الطاقة من الرصاصة وحولتها إلى حرارة.
2- شق = D طح = - 1000 جول.
ويلاحظ هنا أن الشغل سالب، وذلك يعني سحب طاقة حركية من الجسم عبر تأثير هذه القوة.
3- شق = ق D س جتا q
× 1
8
- 1000 = ق ×
100
ق= -12500 نيوتن. (ما تفسيرك للإشارة السالبة)


مثال (5-5)






احسب الشغل الذي تنجزه قوة مقدارها (100) نيوتن، تؤثر في عربة متحركة فتزيحها (5) م في الحالات الآتية:
1- عندما تصنع القوة زاوية (°37) مع الإزاحة؛
2- عندما تكون القوة عمودية على الإزاحة؛
3- عندما تكون القوة في عكس اتجاه الإزاحة (q = ا°180).

الحل:
1- عندما q = ا °37:
ش = ق D س جتا D = ا 100 × 5 × 0.8
= 400 جول.
وهذا يعني أن القوة نقلت إلى العربة طاقة مقدارها (400) جول، أي زادت طاقة العربة الحركية بمقدار (400) جول.
2- عندما q =ا °90:
ش = ق D س جتا 90 = صفراً، أي لا تنجز القوة شغلاً.
أي أن القوة لم تنقل طاقة من أو إلى العربة، وهذا يعني أن الطاقة الحركية للعربة ثابتة وبالتالي سرعتها ثابتة.
3- عندما q =ا °180:
ش = D س جتا °180 = 100 × 8 × -1
= -500 جول.

وهذا يعني أن القوة سحبت من العربة طاقة حركية مقدارها (500) جول، أي أن طاقة العربة الحركية نقصت بمقدار (500) جول.

التمثيل البياني
يمكن تمثيل العلاقة بين القوة والإزاحة بيانياً، إذ يُمثل المحور السيني الإزاحة (D س) والمحور الصادي القوة (ق)، فإذا كانت القوة ثابتة مقداراً واتجاهاً – كحالة خاصة – لاحظ الشكــل (5-6)، فإن المساحة تحت المنحنى = مساحة مستطيل طول قاعدته (D س)، وارتفاعه (ق1):
= ق1 × D س
= شغل القوة
أي أن الشغل الذي تنجزه قوة ثابتة = المساحة تحت منحنى (القوة – الإزاحة) عددياً.

Related Searches
Federated Single Sign
Password Changes
Windows 2003 Active Directory