نبذة تعريفية عن مصطلح “الشغل” وكيفية حسابه رياضياً

2011 طاقة الحركة والوضع – فهم التغيرات داخل الأنظمة الفيزيائية

جنيفر فيغاس

KSAG

الشغل كيفية حساب الشغل الفيزياء

تشكل كل من طاقتي الوضع والحركة طاقة تُعرف بإسم "الطاقة الميكانيكية"، وهي عبارة عن طاقة تحويها الأجسام بسبب حركتها، أو بسبب طاقتها المختزنة نتيجة وضعها.

وتملك الأجسام التي لها طاقة ميكانيكية أحياناً طاقة وضع وطاقة حركة في وقت واحد، وعلى سبيل المثال تحوي لعبة القرص الطائر أثناء تحليقه في الهواء طاقة حركية، كما يملك هذا القرص أيضاً لدى تحليقه فوق الأرض طاقة وضع تجاذبية.

 

إذا رفعت هذا الكتاب فوق رأسك فإنك بذلك منحت الكتاب طاقة ميكانيكية، وعندما يكون الكتاب فوق الأرض يصبح لديه طاقة وضع تجاذبية.

وتستطيع أيضاً تطبيق الشيء ذاته على إحدى صفحات الكتاب، فإذا رفعت الصفحة يصبح لها طاقة وضع، وإذا حررت أصابعك عنها ستلاحظ أن الصفحة قد سقطت إلى الأسفل بسبب الجاذبية. عندما قمت برفع الصفحة فإنك بذلت عليها الشغل.

 

الشغل

إن مصطلح "شغل"، مثل "وضع" أو "طاقة"، هو أحد المصطلحات التي تظن أنك تعرفها لكنك لا تفهم معناها بصورة وافية، وتشير كلمة "شغل" في علم الفيزياء إلى قوة مبذولة على شيء أو جسم ما كي تُحْدِث الإزاحة.

والمقصود بذلك أن تجعل ذلك الجسم يتحرك أو يتغير بطريقة ما عن حالته الأصلية، ويحتاج الشغل دائماً إلى قوة أو مصدر من مصادر الطاقة كي يبدأ العملية، فعندما نُقلّب صفحات هذا الكتاب تقوم الطاقة الناتجة عن تناولنا الطعام ببناء القوة اللازمة للقيام بهذا العمل.

يمكن تعريف القوة بالقدرة أو الطاقة المبذولة على الأشخاص أو الأشياء، وغالباً ما تشير كلمة قوة إلى الدفع أو الجذب المُطبّق على شيء ما.

 

ولكي نقوم بحساب الشغل نستخدم كمية القوة، حيث إن الشغل يساوي القوة مضروبة بمسافة الانتقال، أو (w=fd)، حيث يشير الحرف (w) إلى الشغل، و(f) إلى القوة، و(d) إلى المسافة.

ويُقاس الشغل بـ (رطل – قدم) أو بوحدة الجول، علماً أن الجول يساوي (0.7 رطل – قدم). إن تقليب صفحات الكتاب لا يتطلب قوة كبيرة.

 

لكن بعض النشاطات الأخرى تتطلب منّا الكثير من الطاقة، فقد تكون حقيبتك المدرسية ثقيلة في بعض الأحيان، مما يجعلك تبذل مقداراً لا بأس به من القوة كي ترفعها، فإذا كان وزن الحقيبة (25 رطلاً) أي (11 كيلوغراماً) ورفعتها من مستوى (3 إلى 5 أقدام)، أي (0.9 إلى 1.5 متر).

تكون قد بذلت شغلاً مقداره (50 رطلاً –قدماً)، أو (35 جولاً)؛ وذلك لأن الشغل يساوي (25*2). إن القوة في هذه الحالة تعادل وزن حقيبة الكتب.

 

يُمكن أن تتحوّل طاقة الحركة أيضاً في بعض الأحيان إلى طاقة وضع، ثم تنقلب ثانية إلى طاقة حركية، مكوّنة بذلك دورة مستمرة.

وتستفيد العديد من الآلات والقطع الميكانيكية الصغيرة من هذه العملية؛ لأن الدورة تحتاج إلى قوة دفع ابتدائية فقط كي تحافظ على استمرارها، فالساعات والأراجيح وقطارات الرولركوستر التي تتلوى على سكك حديدية متعرجة جميعها تعمل بالتناوب بين طاقتي الوضع والحركة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]