كيف أحسب الشغل والقدرة في الفيزياء؟
الشغل والطاقة
الإجابة
الشغل W = F × d × cos θ ويقاس بالجول (J)، حيث θ الزاوية بين القوة والإزاحة. والقدرة P = W ÷ t وتقاس بالواط (W) وهي معدل إنجاز الشغل.
شرح الحل
تعريف الشغل
يُبذل شغل عندما تؤثر قوة في جسم فتحركه في اتجاه مركّبة القوة. إذا كانت القوة موازية للإزاحة فإن cos 0° = 1 ويصبح W = F × d.
مثال 1
دفع شخص صندوقاً بقوة 50 نيوتن لمسافة 4 م في اتجاه القوة: W = 50 × 4 = 200 جول. وإذا استغرق ذلك 10 ثوانٍ فالقدرة P = 200 ÷ 10 = 20 واط.
مثال 2: الشغل ضد الجاذبية
رفع جسم كتلته 10 كغ إلى ارتفاع 2 م: القوة اللازمة تساوي الوزن mg = 10 × 9.8 = 98 نيوتن، فالشغل = 98 × 2 = 196 جول.
متى يكون الشغل صفراً؟
- عندما تكون الإزاحة صفراً (دفع جدار ثابت).
- عندما تكون القوة عمودية على الإزاحة (θ = 90°)، مثل حمل حقيبة والمشي بها أفقياً.
أخطاء شائعة
- نسيان تحويل الأقدام أو السنتيمترات إلى الوحدات الدولية.
- الخلط بين الجول (وحدة الشغل) والواط (وحدة القدرة).
- نسيان cos θ عندما لا تكون القوة موازية للإزاحة.
يمكنك مراجعة المزيد من أسئلة الفيزياء ثاني ثانوي الفصل الدراسي الأول، أو تصفح جميع الأسئلة والأجوبة.