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 فيزيائية تصف مقدار التغيير في طاقة الجسم عندما تؤثر عليه قوة خارجية، ويرمز له بالرمز W، ووحدته في النظام الدولي للوحدات هي الجول (J).
العوامل المؤثرة في مقدار العمل الميكانيكي
يتأثر مقدار العمل الميكانيكي بثلاثة عوامل رئيسية:
القوة المؤثرة: كلما زادت قوة التأثير على الجسم، زادت قيمة العمل الميكانيكي المبذول.
مسافة الإزاحة: كلما زادت مسافة الإزاحة التي يقطعها الجسم تحت تأثير القوة، زادت قيمة العمل الميكانيكي المبذول.
زاوية التأثير: يكون العمل الميكانيكي الأعظم عندما تؤثر القوة في اتجاه حركة الجسم.
حساب العمل الميكانيكي
يمكن حساب مقدار العمل الميكانيكي المبذول باستخدام المعادلة التالية:
W = F d cos(θ)
حيث:
W: العمل الميكانيكي (بالجول)
F: القوة المؤثرة (بالنيوتن)
d: مسافة الإزاحة (بالمتر)
θ: الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه الإزاحة (بالدرجات)
مثال تطبيقي
إذا دفعت عربة حاسوب مسافة 10 أمتار بقوة أفقية مقدارها 50 نيوتن، فما مقدار الشغل الذي تبذله؟
يستخدم المعادلة المذكورة أعلاه لحساب الشغل:
W = F d cos(θ)
W = 50 N 10 m cos(0°)
W = 500 J
إذن، فإن الشغل المبذول لدفع عربة الحاسوب هو 500 جول.
أنواع العمل الميكانيكي
يوجد نوعان رئيسيان من العمل الميكانيكي:
العمل الموجب: يحدث عندما تؤثر القوة على الجسم في اتجاه حركته، مما يؤدي إلى زيادة طاقته الحركية.
العمل السالب: يحدث عندما تؤثر القوة على الجسم في عكس اتجاه حركته، مما يؤدي إلى نقص طاقته الحركية.
وحدات العمل الميكانيكي
وحدة العمل الميكانيكي في النظام الدولي للوحدات هي الجول (J)، ولكن يمكن استخدام وحدات أخرى مثل:
إرج (erg)
نيوتن متر (N·m)
حصان قوة ساعة (hp·h)
تطبيقات العمل الميكانيكي
للشغل الميكانيكي تطبيقات عديدة في حياتنا اليومية، منها:
رفع الأثقال (قوة العضلات)
دفع أو سحب الأشياء (قوة الدفع أو السحب)
تشغيل الآلات والمعدات (محركات الاحتراق الداخلي)
توليد الكهرباء (التوربينات)
العمل الميكانيكي هو كمية فيزيائية مهمة تصف مقدار التغيير في طاقة الجسم عندما تؤثر عليه قوة خارجية. يتأثر مقدار العمل الميكانيكي بالقوة المؤثرة، ومسافة الإزاحة، وزاوية التأثير. يمكن استخدام الشغل الميكانيكي لأداء مهام مختلفة في الحياة اليومية، مثل رفع الأثقال، ودفع أو سحب الأشياء، وتشغيل الآلات والمعدات، وتوليد الكهرباء.