درس الدرس الأول : الشغل والقدرة

الشغل

الشغل الذي تبذله قوة ثابتة

يبين الشكل صبيا يدفع طاولة لاحظ الزاوية ثيتا بين قوة دفعه والإزاحة التي ستحصل للطاولة.

إذا حللنا قوة دفع الصبي للطاولة كما في الشكل إلى مركبتيها ستجد المركبة الأفقية (السينية) لقوة الدفع ( ق جتا ثيتا ) تكون باتجاه إزاحة الطاولة، وهي التي تنجز شغلا، في حين أن المركبة الثانية (الصادية) ( ق جا ثيتا ) المتعامدة مع المركبة الاولى لا تنجز شغلا ؛ أي أن ش = ق س جتا ثيتا

ويقاس الشغل بوحدة نيوتن متر ، وتسمى حول.

يبين الشكل الأول رجل يدفع أفقيا كرسيا متحركا على طريق أفقي مستقيم. أما الشكل الثاني يمثل صندوق ينزلق على طريق أفقي خشن.

 والشكل الثالث يمثل شخصا لا تبذل القوة المؤثرة في جسم شغلا عليه ، عندما يكون اتجاهها عموديا على اتجاه إزاحته.

بناء على معادلة حساب الشغل العامة ؛ نلاحظ الحالات الخاصة الآتية :

الحالة الأولى : أن تكون القوة الخارجية المؤثرة في جسم في الاتجاه نفسه لإزاجته ، حيث الزاوية المحصورة بين اتجاهيهما صفر وعنها تبذل القوة شغلا موجبا يُعطى مقداره بالعلاقة : Wf = Fd

الحالة الثانية : أن تكون القوة الخارجية المؤثرة بعكس اتجاه الإزاحة حيث تكون الزاوية المحصورة بين اتجاهيهما 180 وعندها تبذل شغلا سالبا ، يُعطى مقداره بالعلاقة : Wf = - Fd

الحالة الثالثة : أن تكون القوة الخارجية المؤثرة عمودية على اتجاه الإزاحة ، حيث الزاوية المحصورة بين اتجاهيهما 90 وعندها لا تبذل القوة شغلا. فيكون الشغل  = 0

 

الشغل الذي تبذله عدة قوى ثابتة

إذا أردت حساب شغل قوى خارجية ثابتة تؤثر في جسم ؛ فإنني أحسب الشغل الذي تبذله كل قوة على انفراد ، ثم أحسب الشغل الكلي المبذول (W total) ب

بإيجاد ناتج الجمع الجبري لشغل القوى جميعها. كما يُمكنني حساب الشغل الكلي المبذول بحساب شغل القوة المحصلة المؤثرة في الجسم.

 

الشغل الذي تبذله قوة متغيرة

يوضح الشكل تمثيلا بيانيا للعلاقة بين قوة ثابتة تؤثر في جسم والإزاحة الناتجة. يتضح من الشكل أن المساحة المحصورة تحت المنحنى تساوي الشغل المبذول، فالمساحة على شكل مستطيل ، قاعدته تساوي مقدار الإزاحة وارتفاعه يساوي مقدار القوة.