الدرس الأول: الشغل والقدرة

متى تنجز القوة شغلاً فيزيائياً؟

عندما يكون اتجاه القوة باتجاه الإزاحة المقطوعة مثل (سحب جسم أو دفعه أو رفعه نحو الأعلى أو خفضه).

ناقش العبارة (قدرة شخص على إنجاز شغل تزداد كلما قل الزمن اللازم لإنجاز الشغل).

لو فرضنا أن هناك أثنين من عمال البناء يتسابقان في رفع مواد بناء وزنها (200N) ولمسافة (5m)، رفع العامل الأول مواد البناء في (2min) بينما يحتاج العامل الثاني (5min) كي يرفع مواد لبناء نفسها للمسافة نفسها، نقول أن قدرة العامل الأول أكبر من قدرة العامل الثاني لأنه أنجز الشغل نفسه بوقت أقصر.

1- ما مفهوم الشغل الفيزيائي؟

أثرت قوة في جسم وحركت باتجاهها إزاحة معينة فهي تنجز شغلاً فيزيائياً.

2- هل ينجز رافع الأثقال شغلاً أثناء رفعه ثقلاً إلى الأعلى؟ ولماذا؟

نعم. حيث يكون اتجاه القوة المؤثرة في الأثقال نحو الأعلى واتجاه حركة الأثقال باتجاه القوة أي الإزاحة باتجاه القوة لذلك فإن رافع الأثقال ينجز شغل على الأثقال.

3- تحركت كرة تحت تأثير قوة وقطعت إزاحة فإذا ازدادت القوة وأصبح مقدارها ثلاثة أمثال ما كانت عليه وقطعت الإزاحة نفسها ماذا يحدث للشغل الناتج عن القوة المؤثرة الأخيرة؟

يزداد الشغل إلى ثلاث أمثال ما كان عليه لأنه يعتمد على مقدار القوة ويزداد بزيادتها لإزاحة معينة ثابتة حيث:

($\mathcal{x}$) W=F x

4- أيهما أكبر قدرة شخص وهو يصعد السلم في 25 أم قدرته وهو يصعد السلم نفسه في 5S؟

القدرة تكون أكبر عندما يصعد السلم في (2s) لأن القدرة تزداد كلما قل زمن إنجاز الشغل.

5- صعد رجل كتلته 75 Kg سلماً ارتفاعه الشاقولي 10 m خلال 15 S، جد قدرة الرجل؟

$$\begin{gathered} P = \frac{W}{t} , W = F . \mathcal{x} \\ F = m x g \\ F = 75 x 9.8 = 735 N \\ F = 735 N \\ W = F . \mathcal{x} \\ W = 735 x 10 \\ W = 7350 Joule \\ P = \frac{W}{t} = \frac{7350}{15} \\ P = 490 watt \end{gathered}$$

التفكير الناقد:

(1)- هل الشغل كمية قياسية أم كمية اتجاهية؟

الشغل من الكميات القياسية الذي يحدد بذكر مقداره ووحدة قياسه.

(2)- أيهما أفضل ماكينة قدرتها، 1500watt أم 1000watt؟

الجهاز ذي القدرة (1500watt) أفضل لأنه ينجز شغل مقداره (1500J) في زمن (1s) بينما الجهاز ذي القدرة (1000watt) ينجز شغل قدره (1000Joule) في زمن (1s).

(3)- استنتج وحدة قياس القدرة باستعمال قانون القدرة.

$$\begin{gathered} Power = \frac{work}{time} \\ Power = \frac{F.\mathcal{x}}{time} \\ Power = \frac{m.g.\mathcal{x}}{time} \end{gathered}$$

$$\begin{gathered} watt = \frac{\left(Kg\right)\left({\displaystyle \frac{m}{s^2}}\right).m}{s} \\ watt = \frac{Kg.m^2}{s^3} \end{gathered}$$