الشغل والطاقة والقدرة

• أن يحسب الطالب الشغل والطاقة الحركية وطاقة الوضع.
• أن يطبق مبدأ حفظ الطاقة الميكانيكية.
• أن يحسب القدرة والكفاءة.

الشغل = القوة × الإزاحة في اتجاه القوة

ش = ق × ف × جتا θ

ووحدته الجول، حيث 1 جول = 1 نيوتن متر.

• يكون الشغل موجباً إذا كانت القوة في اتجاه الحركة.
• يكون سالباً إذا كانت معاكسة للحركة، كما في الاحتكاك.
• يكون صفراً إذا كانت القوة عمودية على الإزاحة.

ط ح = نصف × ك × ع²

وتساوي الشغل اللازم لإيقاف الجسم.

الشغل الكلي المؤثر على جسم = التغير في طاقة حركته

ش = ط ح2 − ط ح1

طاقة وضع الجاذبية = ك × د × ف

حيث ف الارتفاع عن مستوى إسناد اختياري.

وطاقة وضع المرونة للنابض = نصف × ثابت النابض × مقدار الاستطالة²

إذا لم تؤثر قوى غير محافظة مثل الاحتكاك:

ط ح1 + ط و1 = ط ح2 + ط و2

القدرة = الشغل ÷ الزمن = القوة × السرعة

ووحدتها الواط، حيث 1 واط = 1 جول لكل ثانية.

والقدرة الحصانية ≈ 746 واط.

الكفاءة = (القدرة الخارجة ÷ القدرة الداخلة) × 100

جسم كتلته 2 كجم سقط من ارتفاع 5 أمتار. أوجد سرعته عند الوصول للأرض (د = 10 م/ث²).

ك د ف = نصف ك ع²

2 × 10 × 5 = نصف × 2 × ع²

100 = ع²، إذن ع = 10 م/ث.

• احسب الشغل المبذول لرفع جسم 10 كجم مسافة 3 أمتار.
• سيارة كتلتها 1000 كجم تتحرك بسرعة 20 م/ث. احسب طاقتها الحركية.
• محرك قدرته الداخلة 5 كيلوواط وقدرته الخارجة 4 كيلوواط. احسب كفاءته.