تمارين حول حساب الشغل والقدرة
فيما يلي مجموعة من التمارين الحسابية التي تتعلق بالشغل والقدرة:
الشغل المبذول على جسم
تقوم رافعة برفع صندوق بقوة رفع تساوي 4000 نيوتن، فإذا قامت الرافعة برفع الصندوق إلى ارتفاع 15 مترًا، فما مقدار الشغل المبذول من قبل قوة الرفع على الصندوق؟
الحل:
- استخدم قانون حساب الشغل المبذول على الجسم، كما يلي:
الشغل المبذول على جسم = القوة المؤثرة × الإزاحة × جتا(الزاوية بين القوة والإزاحة)
ش = ق × ف × جتاθ
- قم بتحليل معطيات السؤال؛ حيث أن اتجاه القوة موجه لأعلى وكذلك اتجاه الإزاحة، مما يعني أن الزاوية بينهما تساوي صفر.
- عوض في القانون: الشغل المبذول = 4000 × 15 × جتا 0
- الشغل المبذول = 4000 × 15 × 1
- الشغل المبذول على الصندوق = 60×103 نيوتن.م = 60 × 103 جول.
القدرة المطلوبة لإنجاز العمل باستخدام الشغل والزمن
تحتاج آلة كهربائية إلى 200 جول من الطاقة لإنجاز عملها خلال 20 ثانية، احسب مقدار قدرة هذه الآلة.
الحل:
- استخدم قانون القدرة المتعلق بالشغل والزمن، كما يلي:
القدرة = الشغل المبذول لإنجاز العمل / الزمن المستغرق
ق = ش / ز
- عوض المعطيات في القانون: القدرة = 200 / 20
- القدرة = 10 جول/ثانية = 10 واط
مقارنة الشغل والقدرة بين شخصين
سحب أحمد جسمًا لمسافة 12 مترًا أفقيًا بقوة مقدارها 10 نيوتن خلال 15 ثانية، بينما سحب حسام نفس الجسم لمسافة 12 مترًا خلال 10 ثوانٍ. من منهما أنجز الشغل الأكبر ومن يمتلك القدرة الأكبر؟
- احسب الشغل والقدرة لأحمد:
- *الشغل المبذول من قبل أحمد
الشغل = ق × ف × جتاθ
الشغل = 10 × 12 × 1
الشغل المبذول = 120 جول.
- *القدرة التي يمتلكها أحمد
القدرة = الشغل المبذول لإنجاز العمل / الزمن المستغرق
القدرة = 120 / 15
القدرة = 8 واط
- احسب الشغل والقدرة لحسام:
- *الشغل المبذول من قبل حسام
الشغل = ق × ف × جتاθ
الشغل = 10 × 12 × 1
الشغل المبذول = 120 جول.
- *القدرة التي يمتلكها حسام
القدرة = الشغل المبذول لإنجاز العمل / الزمن المستغرق
القدرة = 120 / 10
القدرة = 12 واط
- تحليل النتائج يظهر أن كلا الشخصين قد أنجزا نفس مقدار الشغل، لكن حسام يمتلك قدرة أكبر من أحمد، لأنه أنجز نفس الشغل في وقت أقل.