اذا دفعت عربة حاسوب مسافة ١٠ أمتار بقوة افقية مقدارها ٥٠ نيوتن فما مقدار الشغل الذي تبذله.
الإجابة الصحيحة هي : الشغل = 50نيوتن × 10م = 500 جول.
العمل الميكانيكي هو كمية الطاقة التي تُنقل إلى جسم أو من جسم عن طريق قوة تؤثر عليه وتُحركه لمسافة معينة. ويُقاس العمل بالجول (J)، وهو وحدة الطاقة في النظام الدولي للوحدات (SI).
مفهوم العمل الميكانيكي
يُعرّف العمل الميكانيكي بأنه حاصل ضرب القوة المؤثرة على الجسم في المسافة التي يقطعها الجسم في اتجاه القوة. رياضياً، يُعبر عن العمل الميكانيكي بالعلاقة التالية:
“`
عمل ميكانيكي = قوة × مسافة
“`
حيث:
القوة تُقاس بالنيوتن (N)
المسافة تُقاس بالمتر (m)
أنواع العمل الميكانيكي
هناك نوعان رئيسيان من العمل الميكانيكي:
1. العمل الإيجابي: يحدث عندما تكون القوة المؤثرة على الجسم في نفس اتجاه حركة الجسم، مما يتسبب في زيادة طاقة الجسم الحركية.
2. العمل السلبي: يحدث عندما تكون القوة المؤثرة على الجسم في الاتجاه المعاكس لحركة الجسم، مما يتسبب في نقصان طاقة الجسم الحركية.
العلاقة بين الطاقة والحركة
يرتبط العمل الميكانيكي ارتباطًا وثيقًا بالطاقة والحركة. عندما يؤثر عمل ميكانيكي موجب على جسم، فإن طاقة الجسم الحركية تزداد. وعندما يؤثر عمل ميكانيكي سلبي على جسم، فإن طاقة الجسم الحركية تقل.
أمثلة على العمل الميكانيكي
دفع أو سحب جسم لمسافة معينة
رفع جسم إلى ارتفاع معين
إبطاء سرعة جسم متحرك
تطبيقات العمل الميكانيكي
للعمل الميكانيكي تطبيقات واسعة في مجالات مختلفة، منها:
الآلات: تقوم الآلات بتحويل الطاقة من شكل إلى آخر، غالبًا عن طريق أداء عمل ميكانيكي. على سبيل المثال، تحول محركات السيارات الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة حركية.
أنظمة النقل: تعمل أنظمة النقل، مثل السيارات والطائرات، عن طريق أداء العمل الميكانيكي لتحريك الأشياء أو الأشخاص.
الأجهزة المنزلية: تستخدم الأجهزة المنزلية، مثل الثلاجات والمكانس الكهربائية، العمل الميكانيكي لإنجاز المهام اليومية.
مثال
إذا دفعت عربة حاسوب مسافة 10 أمتار بقوة أفقية مقدارها 50 نيوتن، فما مقدار الشغل الذي تبذله؟
الحل:
باستخدام معادلة العمل الميكانيكي، لدينا:
“`
عمل ميكانيكي = قوة × مسافة
= 50 نيوتن × 10 أمتار
= 500 جول
“`
إذن، مقدار الشغل الذي تبذله هو 500 جول.