الشغل والطاقة - الميكانيك .. الفيزياء
الشغل والطاقة
تستعمل كلمتا شغل وطاقة بشكل غير محدد في الحياة اليومية . أما في مجال الفيزياء فان لهما معنى محددا بدقة فائقة . فالرجل يبدو في الصورة وكأنه يؤدي كمية كبيرة من الشغل . لكنه في الحقيقة ، أي بالمعنى الفيزيائي للكلمة ، لا يقوم بأي شغل الى أن تبدأ الصخرة بالتحرك . ويساوي » الشغل » المنجز ، في الفيزياء ، حاصل ضرب القوة ق بالمسافة ف التي يجتازها الجسم باتجاه القوة نفسها : ش = ق × ف . ويقاس الشغل بوحدات الجول اذا كانت القوة والمسافة مقاستين بوحدات النيوتن والامتار ( الجول هي وحدة الشغل في النظام الدولي للمقاييس وتساوي نيوتن متر ) .
أما كلمة « طاقة » فلم يتحدد معناها الا في القرن التاسع عشر . وتعتبر اليوم احد المفاهيم الرئيسية في الفيزياء . وهي تعني ، بكل بساطة ، مقدرة الجسم على انجاز شغل معين ( بالمعنى الفيزيائي للكلمة طبعا ) .
ولكي يقوم الرجل بتحريك الصخرة نحو حافة الهوة ( التي تبعد عنه مسافة ف ) ، فان عليه القيام بشغل يساوي ق × ف . حينذاك ، تصبح الصخرة قادرة على انجاز شغل من تلقاء نفسها لانها تملك طاقة معينة . لكن هذه الطاقة تبقى كامنة فيها طالما بقيت ثابتة في مكانها دون حراك . والجدير بالذكر ، ان الطاقة الكامنة في الصخرة هي كمية الشغل التي تستطيع انجازه فيما لو سقطت من أعلى ارتفاع ممكن تحت تأثير جاذبية الارض ، وقيمتها تساوي حاصل ضرب وزن الصخرة كج بالارتفاع م الذي يفصل الحافة عن اسفل الهوة .
لا يذهب تعب الرجل سدى من جراء دفعه للصخرة من هذا العلوم فهي ، حينما تسقط مسافة % ٣٠ من مجمل ارتفاعها ، تفقد ٣٠ ٪ من الطاقة الكامنة فيها وهذه الكمية من الطاقة لم تختف طبعا فالطاقة لا تتلاشى اطلاقا وانما تحولت الى حركة ، أو على وجه التحديد ، الى طاقة حركية . ولا بد من الاشارة الى أن الطاقة الحركية لجسم ما تتناسب طرديا مع مربع سرعته .
فبعد أن يسقط الجسم مسافة % ٣٠ من كامل ارتفاعه تصبح المعادلة : ك ع ٢ / ٢ = ٣، ٠ ك ج م ، وتصبح سرعته جذر ٠،٦ ج م وهي قيمة مستقلة عن الكتلة . ولا يصح استعمال هذه المعادلة الا في الفراغ . اما في الهواء ، فمن المعروف أن سرعة سقوط الريشة تكون أقل من سرعة سقوط الحجر بسبب اختلاف مقاومة الهواء لكل من هذين الجسمين .
ومن الملاحظ في الصورة السفلى أن الطاقة الحركية والطاقة الكامنة في الصخرة قد انعدمتا عندما بلغت أسفل الهوة . ذلك أن مجمل طاقتها قد استخدم في حفر فجوة في الارض ، وفي تسخين الهواء والتراب من حولها ، وفي ملء الجو حولها بشيء من الجلبة والضجيج . ولا بد من الاشارة هنا الى ان الطاقة تتحول من شكل الى آخر ، وانها لا تستحدث من العدم ، كما أنها لا تفنى أبدا - وهذا هو مبدأ بقاء الطاقة "ومع ذلك ، فقد كشف أنشتين عن امكانية تحويل الكتلة الى طاقة ، والعكس بالعكس ، وفقا لمعادلته الشهيرة ق = ك × ح ٢ ( ح تمثل سرعة الضوء ) وأصبح مبدأ بقاء الطاقة لا ينطبق الا على الاجسام التي لا يحصل تغير في كتلتها .
الشغل والطاقة الكامنة والطاقة الحركية .
الشغل والطاقة
تستعمل كلمتا شغل وطاقة بشكل غير محدد في الحياة اليومية . أما في مجال الفيزياء فان لهما معنى محددا بدقة فائقة . فالرجل يبدو في الصورة وكأنه يؤدي كمية كبيرة من الشغل . لكنه في الحقيقة ، أي بالمعنى الفيزيائي للكلمة ، لا يقوم بأي شغل الى أن تبدأ الصخرة بالتحرك . ويساوي » الشغل » المنجز ، في الفيزياء ، حاصل ضرب القوة ق بالمسافة ف التي يجتازها الجسم باتجاه القوة نفسها : ش = ق × ف . ويقاس الشغل بوحدات الجول اذا كانت القوة والمسافة مقاستين بوحدات النيوتن والامتار ( الجول هي وحدة الشغل في النظام الدولي للمقاييس وتساوي نيوتن متر ) .
أما كلمة « طاقة » فلم يتحدد معناها الا في القرن التاسع عشر . وتعتبر اليوم احد المفاهيم الرئيسية في الفيزياء . وهي تعني ، بكل بساطة ، مقدرة الجسم على انجاز شغل معين ( بالمعنى الفيزيائي للكلمة طبعا ) .
ولكي يقوم الرجل بتحريك الصخرة نحو حافة الهوة ( التي تبعد عنه مسافة ف ) ، فان عليه القيام بشغل يساوي ق × ف . حينذاك ، تصبح الصخرة قادرة على انجاز شغل من تلقاء نفسها لانها تملك طاقة معينة . لكن هذه الطاقة تبقى كامنة فيها طالما بقيت ثابتة في مكانها دون حراك . والجدير بالذكر ، ان الطاقة الكامنة في الصخرة هي كمية الشغل التي تستطيع انجازه فيما لو سقطت من أعلى ارتفاع ممكن تحت تأثير جاذبية الارض ، وقيمتها تساوي حاصل ضرب وزن الصخرة كج بالارتفاع م الذي يفصل الحافة عن اسفل الهوة .
لا يذهب تعب الرجل سدى من جراء دفعه للصخرة من هذا العلوم فهي ، حينما تسقط مسافة % ٣٠ من مجمل ارتفاعها ، تفقد ٣٠ ٪ من الطاقة الكامنة فيها وهذه الكمية من الطاقة لم تختف طبعا فالطاقة لا تتلاشى اطلاقا وانما تحولت الى حركة ، أو على وجه التحديد ، الى طاقة حركية . ولا بد من الاشارة الى أن الطاقة الحركية لجسم ما تتناسب طرديا مع مربع سرعته .
فبعد أن يسقط الجسم مسافة % ٣٠ من كامل ارتفاعه تصبح المعادلة : ك ع ٢ / ٢ = ٣، ٠ ك ج م ، وتصبح سرعته جذر ٠،٦ ج م وهي قيمة مستقلة عن الكتلة . ولا يصح استعمال هذه المعادلة الا في الفراغ . اما في الهواء ، فمن المعروف أن سرعة سقوط الريشة تكون أقل من سرعة سقوط الحجر بسبب اختلاف مقاومة الهواء لكل من هذين الجسمين .
ومن الملاحظ في الصورة السفلى أن الطاقة الحركية والطاقة الكامنة في الصخرة قد انعدمتا عندما بلغت أسفل الهوة . ذلك أن مجمل طاقتها قد استخدم في حفر فجوة في الارض ، وفي تسخين الهواء والتراب من حولها ، وفي ملء الجو حولها بشيء من الجلبة والضجيج . ولا بد من الاشارة هنا الى ان الطاقة تتحول من شكل الى آخر ، وانها لا تستحدث من العدم ، كما أنها لا تفنى أبدا - وهذا هو مبدأ بقاء الطاقة "ومع ذلك ، فقد كشف أنشتين عن امكانية تحويل الكتلة الى طاقة ، والعكس بالعكس ، وفقا لمعادلته الشهيرة ق = ك × ح ٢ ( ح تمثل سرعة الضوء ) وأصبح مبدأ بقاء الطاقة لا ينطبق الا على الاجسام التي لا يحصل تغير في كتلتها .
الشغل والطاقة الكامنة والطاقة الحركية .
تعليق