إنجاز شغل على جسم يزيد من طاقة ذلك الجسم
الإجابة: صواب.
هل سبق لك أن لاحظت أنه عندما تعمل في مشروع ما، فإنه يبدأ في اكتساب المزيد من الطاقة والزخم؟ اتضح أن هذه ظاهرة عالمية ؛ العمل على جسم يزيد من طاقته. في منشور المدونة هذا، سوف نستكشف العلم وراء هذا المفهوم ونناقش كيف يمكنك استخدامه لصالحك.
ما هي الطاقة الكامنة؟
الطاقة الكامنة هي الطاقة المخزنة في جسم ما بسبب موضعه بالنسبة إلى موضع صفري. عندما ترفع كتلة فإنك تعمل على الكتلة لزيادة طاقتها الكامنة للجاذبية. أنت تقوم بالعمل وليس الجاذبية. يتم تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية مع رفع الكتلة. يُعطى الشغل المبذول لتحريك جسم من سطح الأرض إلى ارتفاع دون زيادة في الطاقة الحركية من خلال
تخبرنا هذه المعادلة أن مقدار الشغل المنجز يساوي التغير في الطاقة الكامنة (K)، مضروبًا في المسافة المقطوعة (ℎ). بمعنى آخر، إذا أردت نقل جسم من الأرض إلى ارتفاع 10 أمتار، فستحتاج إلى عمل 50 جولًا من العمل (5 × 10 أمتار = 50 مترًا). يتم دائمًا القيام بهذا القدر من الشغل بغض النظر عن القوة المستخدمة لتحريك الكائن أو حجمه أو وزنه.
الطاقة الحركية هي الطاقة للحركة. عندما يتم العمل على جسم ما ويتسارع، فإنه يزيد من الطاقة الحركية للجسم. أهم شيء يجب تذكره حول الطاقة الحركية هو أنها محفوظة دائمًا – أي أنها تظل كما هي بغض النظر عما يحدث لحركة الجسم. على سبيل المثال، إذا أسقطت جسمًا من ارتفاع وارتطم بالأرض بضربة، فقد انخفضت طاقته الحركية. ومع ذلك، لم تتغير طاقتها الكامنة – لا تزال لديها القدرة على القيام بالعمل.
العلاقة بين العمل والطاقة
عندما نعمل على جسم ما، نزيد طاقته الحركية. الطاقة الحركية هي مقياس لقدرة الجسم على أداء العمل، ويتم تحديدها من خلال كتلة الجسم ومربع سرعته. لذلك، كلما زاد العمل الذي نقوم به على جسم ما، زادت طاقته. هذا هو سبب أهمية العمل – فهو يغير الطاقة الكامنة للجسم إلى طاقة حركية. الطاقة الكامنة هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب موقعه أو حجمه أو خصائصه الأخرى. بمجرد زيادة الطاقة الحركية لجسم ما، يمكننا استخدام هذه الطاقة للقيام بعمل على كائنات أخرى أو دفعها في اتجاه معين.
هناك علاقة قوية بين العمل والطاقة، بمعنى أنه عندما تكون هناك قوة صافية تعمل على جسم ما، فإن إجمالي كمية الطاقة المنقولة تساوي التحول في الجسم. هذا هو السبب في أن نظرية العمل مهمة للغاية – فهي تسمح لنا بفهم كيفية تأثير القوى المختلفة على الأشياء وكيف أنها قادرة على الحركة.
القوة والعمل
عندما ترفع ثقلًا، فأنت تقوم بعمل. يتم نقل هذا العمل إلى الوزن ويسهل نقله. كلما زاد العمل الذي تقوم به، زادت الطاقة التي يتمتع بها الوزن. القوة هي مقدار العمل الذي يمكنك القيام به قبل أن يصبح الوزن ثقيلًا جدًا بحيث لا يمكنك تحريكه.
يعتمد مقدار العمل الذي يمكنك القيام به على وزن وقوة عضلاتك. إذا كانت لديك عضلات قوية، فيمكنك القيام بمزيد من العمل بوزن معين أكثر من شخص لديه عضلات أضعف.
هناك العديد من الأنشطة التي تستخدم القوة، بما في ذلك رفع الأثقال ودفع جزازة العشب وتجريف الثلج. في كل من هذه الأنشطة، تستخدم عضلاتك لأداء عمل على شيء ما. يحتوي الجسم عادة على طاقة كامنة (طاقة غير مستخدمة) أكثر من الطاقة الحركية (طاقة الحركة). عندما تقوم بهذا العمل، تقوم بتغيير الطاقة الكامنة للجسم إلى طاقة حركية. هذا النقل للطاقة يجعل من السهل عليك تحريك الجسم.
القوة مهمة لأنها تحد من مقدار العمل الذي يمكنك القيام به بوزن معين. إذا لم تكن لديك قوة، يمكنك فقط تحريك وزن بقدر ما تسمح به طاقته الكامنة. إذا كانت لديك قوة كافية، يمكنك تحريك الوزن إلى أبعد مما تسمح به طاقته الكامنة.
العمل والطاقة لهما علاقة مباشرة. كلما زاد العمل الذي تقوم به، زادت طاقة الجسم. القوة مهمة لأنها تحد من مقدار العمل الذي يمكنك القيام به بوزن معين.
الطاقة الحركية
ما هي الطاقة الكامنة؟
الطاقة الكامنة هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب موقعه في الفضاء. على سبيل المثال، يمكن أن تكون لعبة البيسبول في حالة راحة على الأرض أو في الهواء بسبب طاقتها الكامنة. هذه الطاقة الكامنة هي التي تسمح لجسم ما بالقيام بعمل من خلال ممارسة قوة على جسم آخر.
العلاقة بين العمل والطاقة
عندما نعمل على جسم ما، تزداد طاقة الجسم. الشغل هو نقل الطاقة من جسم إلى آخر، وفي حالة الطاقة الكامنة، الشغل هو القوة التي يتم تطبيقها لتغيير الطاقة الكامنة لجسم ما إلى طاقة حركية.
القوة والعمل
هناك علاقة بين القوة والعمل. كلما تم بذل المزيد من القوة، تم إنجاز المزيد من العمل. على سبيل المثال، إذا رميت كرة عالياً في الهواء، فسيتعين على ذراعك بذل الكثير من القوة لجعلها تذهب بعيدًا. تسمى هذه القوة الشغل وهي مقدار الطاقة التي تم نقلها من ذراعك إلى الكرة.
الطاقة الحركية
الطاقة الحركية هي ببساطة طاقة الحركة. وهذا يعني أن الأجسام ذات الطاقة الحركية الأكبر تكون أسرع ويمكن أن تتحرك بسهولة أكبر. يتم الحفاظ على الطاقة الحركية – أي أنها لا تختفي أو تستهلك.
الطول والسرعة والطاقة الكامنة
جميع الأجسام لها الطول (المسافة من طرف إلى آخر)، والسرعة (السرعة التي يتحرك بها الجسم)، والطاقة الكامنة (مقدار الطاقة الحركية التي يمتلكها الجسم). كلما زاد طول الكائن، كلما كان تحركه أبطأ. كلما زادت سرعة الجسم، زادت سرعة تحركه. كلما زادت الطاقة الكامنة التي يمتلكها الجسم، زادت صعوبة تحريكه.
صيغة الطاقة الحركية
تُستخدم صيغة الطاقة الحركية لحساب كمية الطاقة الحركية التي يمتلكها الجسم. تنص صيغة الطاقة الحركية على أن: الطاقة الحركية = 1/2
العمل والطاقة الحركية
عندما نعمل على جسم ما، تزداد طاقة حركته. بمعنى آخر، يؤدي العمل على كائن إلى زيادة سرعة الجسم وقوته. هذا هو سبب أهمية استخدام القوة بشكل صحيح عند تحريك الأشياء. إذا استخدمنا الكثير من القوة، فيمكننا إتلاف الجسم وفقدان طاقته.
الأزرار والينابيع أمثلة جيدة للأشياء التي لديها طاقة كامنة. عندما تضغط على زر، فإنك تمارس قوة عليه. تؤدي هذه القوة إلى تحويل الطاقة الكامنة للزنبرك إلى طاقة حركية، مما يؤدي إلى تحرك الزر. وبالمثل، عندما تتراجع إلى زنبرك، فإنك تمارس قوة مرة أخرى وتتسبب هذه القوة مرة أخرى في تحويل الطاقة الكامنة للزنبرك إلى طاقة حركية.
العلاقة بين العمل والطاقة مهمة لفهم كيفية عمل كل شيء في العالم. الشغل هو مقياس لمقدار الطاقة التي يبذلها الجسم أو يسلبه. يقاس بالجول (J). كلما زاد الشغل الذي يتم إجراؤه على الجسم، زادت طاقته.
الطاقة الحركية هي كمية قياسية، مما يعني أنه يمكن أن يكون لها قيم متعددة في نفس الوقت. على سبيل المثال، يمكن أن يكون لجسم ما طاقته الحركية وطاقته الكامنة في نفس الوقت. هذا هو السبب في أنه من المهم مقاومة القوى التي تحاول تحريك جسم بعيدًا عن حالة توازنه – وإلا فقد يفقد الجسم طاقته الكامنة وقد لا تزداد طاقته الحركية بعد الآن.
نظرية العمل والطاقة
يصاب العديد من الطلاب بالارتباك بسبب الطول والسرعة والطاقة الكامنة.
الطاقة الكامنة هي ببساطة الطاقة المخزنة في جسم ما بسبب وضعه الرأسي.
تعتمد الطاقة الحركية على كتلة الجسم ومربع سرعته.
هذا يعني أن الطاقة الحركية هي كمية قياسية سيكون لها دائمًا مقدار ولكن يمكن أن يكون لها اتجاه أيضًا.
تشرح نظرية الشغل والطاقة فكرة أن الشغل الصافي – إجمالي الشغل الذي تقوم به جميع القوى مجتمعة – المنجز على جسم ما يساوي التغير في الطاقة الحركية للجسم.
بمعنى آخر، إذا رفعنا صخرة عن الأرض، على سبيل المثال، ستزداد طاقتها الكامنة. سيكون للصخرة الآن طاقة حركية أكبر (طاقة متحركة)، وسيكون إجمالي العمل المنجز لرفعه أكبر من مقدار الشغل الأصلي الذي تم وضعه في رفعه.
هذا الارتباط بين العمل والطاقة مهم لأنه يسمح لنا بتحريك الأشياء ونقل الطاقة إليها لجعلها تتحرك. على سبيل المثال، إذا أردنا نقل قطعة أثاث عبر الغرفة، فسنحتاج إلى توفير طاقة كافية لتحريكها، ويمكننا فعل ذلك باستخدام القوة.
الطول والسرعة والطاقة المحتملة
عندما يتعرض الجسم لقوة، تزداد الطاقة الحركية للجسم. يتم تخزين هذه الطاقة في الطاقة الكامنة للجسم. الشغل هو نوع من القوة التي تنقل الطاقة من جسم إلى آخر. في حالة الطاقة الكامنة، ينقل العمل إمكانات الكائن للقيام بالعمل. يمكن أن يكون العمل موجبًا أو سالبًا، اعتمادًا على الزاوية بين القوة والإزاحة.
كلما زادت القوة المطبقة على الجسم، يتم نقل المزيد من الطاقة الكامنة. بمعنى آخر، يؤدي العمل على جسم ما إلى زيادة طاقته الحركية. ثم يتم تخزين هذه الطاقة الحركية المتزايدة في الطاقة الكامنة للجسم. الطاقة الكامنة هي نوع من الطاقة التي يمتلكها الجسم لأن لديه القدرة على القيام بعمل.
عندما يتم رفع جسم بشكل مستقيم، فإن الشغل المبذول عليه يساوي وزنه. هذا هو السبب في أن الصخور ثقيلة جدًا – حيث تحتوي على الكثير من الطاقة الكامنة المخزنة بداخلها.
تتناسب الطاقة الحركية طرديًا مع كتلة الجسم وسرعته. هذا يعني أنه يتم تخزين المزيد من الطاقة الحركية في الأجسام الأكبر والأشياء الأسرع.
بالإضافة إلى ذلك، يرتبط العمل والطاقة. العمل هو وسيلة لنقل الطاقة من كائن إلى آخر. الطاقة هي ما يجعل العمل ممكنًا. عندما نعمل على جسم ما، نزيد طاقته الحركية. يمكن بعد ذلك استخدام هذه الطاقة الحركية المتزايدة للقيام بعمل أو يمكن تخزينها في الطاقة الكامنة للجسم. تشبه الطاقة الكامنة البطارية – فهي تحتوي على الكثير من الإمكانات الكهربائية ولكن ليس من الضروري دائمًا استخدامها.
صيغة الطاقة الحركية
يمكن زيادة الطاقة الحركية لجسم ما عن طريق العمل عليه. يُعرَّف الشغل بأنه القوة المطبقة على مسافة، والطاقة هي القدرة على القيام بالعمل. عندما نعمل على جسم ما، يتم تحويل الطاقة الكامنة للجسم إلى طاقة حركية. تعتمد كمية الطاقة الحركية التي يمتلكها جسم ما بشكل مباشر على مربع سرعة الجسم. بمعنى آخر، إذا كانت سرعة الجسم ضعف السرعة، فإن طاقته الحركية تبلغ أربعة أضعاف الطاقة الحركية.
تنص نظرية الشغل والطاقة على أن الطاقة الكلية لجسم ما تساوي مجموع إمكاناته وطاقاته الحركية. هذه النظرية مهمة لأنها تخبرنا بكيفية تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية. كما يفسر سبب زيادة العمل على جسم ما من طاقة هذا الجسم.
على الرغم من أن العمل والطاقة مرتبطان بطريقة مباشرة، إلا أن هناك بعض الأشياء التي يجب وضعها في الاعتبار عند التفكير فيها. على سبيل المثال، يتم العمل دائمًا بما يتناسب مع القوة المطبقة، ولا يتم تدمير الطاقة أبدًا. بعبارة أخرى، إذا قمت بتطبيق قوة مقدارها 100 نيوتن على جسم واكتسبت نتيجة لذلك 10 نيوتن من الطاقة الحركية، فإن الطاقة الكلية للجسم هي 110 نيوتن.
من خلال فهم كيفية ارتباط العمل والطاقة، يمكنك البدء في تجميع أجزاء لغز القوة والحركة. ستكون قادرًا على فهم سبب تحرك الأشياء وكيف تتسبب القوى في تغيير سرعاتها. وأخيرًا، ستتمكن من تطبيق هذه المعرفة على تجاربك الجسدية.
القوة والحركة
من أجل القيام بعمل على جسم، يجب أن نطبق قوة على مسافة ما. تحدد علامة الشغل المنجز على جسم ما إذا كانت الطاقة تنتقل داخل أو خارج الجسم. على سبيل المثال، إذا طبقنا قوة تدفع جسمًا في اتجاه أمامي، فسيكتسب الجسم طاقة حركية (طاقة بسبب حركته). إذا أطلقنا الجسم بعد ذلك، فسيكون لديه طاقة حركية مخفضة (يتم استخدام الطاقة في الحركة).
كما نرى، يؤدي العمل على جسم ما إلى زيادة طاقته. تُعرف هذه الزيادة في الطاقة باسم الطاقة الكامنة. الطاقة الكامنة هي شكل من أشكال الطاقة المخزنة التي يمتلكها الجسم بسبب موقعه أو تكوينه. على سبيل المثال، عندما نلقي بعلبة من الطلاء على الأرض، يتم تحويل الطاقة الكامنة للطلاء إلى طاقة حركية حيث يتحطم الطلاء على الأرض.
العلاقة بين العمل والطاقة هي المفتاح لفهم كيفية عمل القوة. القوة هي المعدل الذي يتم به العمل. بعبارة أخرى، إذا أردنا القيام بمزيد من العمل على كائن أكثر مما يمكنه التعامل معه حاليًا، فنحن بحاجة إلى زيادة القوة التي نستخدمها. وكما رأينا، تؤدي زيادة القوة أيضًا إلى زيادة الطاقة الحركية للجسم.
بعد أن فهمت كيفية ارتباط العمل والطاقة، أصبح لديك الآن فهم أساسي لكيفية عمل الطاقة. القوة هي القدرة على القيام بالعمل مرارًا وتكرارًا. وكما رأيت، فإن العمل يتطلب شيئين: الطاقة والقوة.
عمل يتم على كائن وطاقته
عندما يتم العمل على جسم ما، تزداد طاقة الجسم. وذلك لأن العمل يغير الطاقة الحركية للجسم، وهي مقياس لقدرة الكائن على القيام بعمل. على سبيل المثال، عندما نرفع صخرة عن الأرض، فإننا نزيد طاقتها الكامنة. الطاقة الكامنة هي كمية الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب موقعه وقدرته على القيام بالعمل. عندما نرفع صخرة، تزداد طاقتها الحركية بسبب الشغل الذي تم القيام به عليها.
