الطاقة والشغل - فيزياء 2 - ثاني ثانوي

الفصل الشغل والطاقة والآلات البسيطة Work, Energy, and Simple Machines 4 ما الذي ستتعلمه في هذا الفصل؟ . التمييز بين مفهومي الشغل والقدرة وكيف يصقان تأثير المحيط الخارجي في تغيير طاقة النظام. . الربط بين القوة والشغل وتفسير كيفية تقليل الآلات للقوة اللازمة لإنجاز شغل الأهمية إن الآلات البسيطة والآلات المركبة المكونة من مجموعة آلات بسيطة تجعل العديد من المهام اليومية سهلة التنفيذ. الدراجات الهوائية الجبلية تتيح لك الدراجات الهوائية الجبلية المتعددة السرعات، والمزودة باصات الصدمات تكييف قدرات جسدك، فتؤثر بقوة، وتبذل شغلا، وتوفر القدرة اللازمة الصعود سفوح التلال الشديدة الانحدار ونزوها، واجتياز التفاريس المنبسطة بسرعة وأمان. فكر كيف تساعد الدراجة الهوائية الجلية المتعددة السرعات السائق على القيادة فرق التضاريس المختلفة بجهد قليل ؟ 96

تجربة استهلالية ما العوامل المؤثرة في الطاقة؟ سؤال التجربة ما العوامل التي تؤثر في طاقة الأجسام الساقطة وأسيا ومقدرتها على إنجاز شغل ؟ الخطوات الم تسقطها من ارتفاعات مختلفة. تنبه أيضا إلى ضرورة إسقاط الكرات المختلفة من الارتفاع نفسه، وكذلك الكرة نفسها من ارتفاعات مختلفة. التحليل قارن بين البيانات التي سجلتها هل تأخذ هذه البيانات 1. ضع cm في من الرمل الناعم في طبق مرتفع الحافة. 2 أحضر مجموعة من الكرات المعدنية أو من الزجاج بحجوم وكتل مختلفة. لله 3. أمسك مسطرة مترية بإحدى يديك بحيث تنغرس نهايتها السفلى في الرمل، ويكون صفر التدريج طرة على سطح الرمل تماماً وأسقط إحدى الكرات باليد الأخرى على الرمل، وسجل الارتفاع الذي أسقطت منه الكرة. 4 أزل الكبرة من الرمل بعناية على ألا تؤثر في الفوهة التي أحدثتها، وسجل عمق الفوهة والمسافات التي وصل إليها الرمل بعد تناثره منها. 5. سجل كتلة الكرة. 6. أعد تسوية سطح الرمل في الطبق، وكرر الخطوات 35 باستخدام كرات مختلفة الكتل، على أن نمطا محددًا؟ وضح ذلك. التفكير الناقد عندما تسقط الكرات على الرمل فإنها تنجز شغلاً، ولأنه يمكن تعريف طاقة جسم ما بأنها قدرة الجسم على إنجاز شغل على نفسه أو على الوسط المحيط فيه، لذا فإن الشغل الذي أنجزته الكرات في الرمل هو طاقتها. اربط بين بياناتك وطاقة الكرات ووضح كيف يمكن أن تزداد طاقة الكرة. 4-1 الطاقة والشغل Work and Energy الأهداف لقد درست في الفصل السابق حفظ الزخم، وتعلمت كيفية تحديد حالة نظام قبل أن يؤثر فيه دفع وبعده دون الحاجة إلى معرفة تفاصيل هذا الدفع. وقد تبين لك أن لقانون حفظ الزخم فائدة خاصة عند دراسة التصادمات التي تتغير خلالها القوى أحيانا بشكل كبير جدا. تسف العلاقة بين الشغل والطاقة. تذكر المناقشة التي وردت في الفصل السابق والمتعلقة بالمتزلجين اللذين يدفع . تحسب الشغل. كل منهما الآخر، فعلى الرغم من أن الزخم محفوظ في هذه الحالة، فإن المتزلجين تحسب القدرة المستهلكة. يستمران في الحركة بعد أن يدفع كل منهما الآخر، مع أنهما كانا ساكنين قبل التصادم. المفردات الشغل من جهة أخرى، يكون الزخم محفوظا عندما تصطدم سيارتان، لكنها تتوقفان عن الحركة على الرغم من أنهما كانتا متحركتين قبل التصادم، على عكس مثال الطاقة المتزلجين. وبالإضافة إلى التغير الحادث في الحالة الحركية لكلا الجسمين المتصادمين الطاقة الحركية فإنه غالبا ما يؤدي التصادم إلى التواء كبير في المعادن وتهشم الزجاج، ومن نظرية الشغل - الطبيعة . المنطقي هنا أن تعتقد أنه لا بد من حدوث تغير في كمية فيزيائية ما نتيجة تأثير القوة في كل نظام، فما الكمية التي تتغير ؟ وكيف؟ الحول القدرة الواط Bilid 97 فلام M

الشغل والطاقة Work and Energy الشكل 1-4 يبدل شغل عندما تؤثر تذكر أن التغير في الزخم يكون نتيجة تأثير الدفع الذي يساوي حاصل ضرب متوسط قوة ثابتة F في حقيبة كتب في الجاه الحركة، وتتحرك الحقيبة مسافة )) القوة المؤثرة في جسم ما في زمن تأثير القوة افترض أن جسما يتحرك مسافة معينة وهو واقع تحت تأثير قوة ما فيه، لابد ان الجسم سيتسارع بحسب العلاقة = a، وستزداد سرعته المتجهة؛ وذلك لأنه واقع تحت تأثير قوة محصلة. انظر إلى البيانات التي في الجدول 3-3 في كتاب فيزياء 1 المستوى الأول الفصل الثالث، الذي يتضمن مجموعة معادلات تصف العلاقات بين الموقع، والسرعة المتجهة والزمن للأجسام المتحركة بتسارع ثابت. واختر المعادلة التي تتضمن التسارع، السرعة المتجهة والمسافة: 98 2ad = 02 - 02 إذا استخدمت قانون نيوتن الثاني لتعويض Fm بدلاً من 4، وضربت طرفي المعادلة في الحد ، فستحصل على المعادلة الآتية: Fd = } mu? - - mu الشغل يصف الطرف الأيسر من المعادلة التغير الذي طرأ على النظام نتيجة تأثير الوسط الخارجي (المحيط). فقد أثرت القوة F في جسم ما، بينما كان هذا الجسم يتحرك مسافة d كما في الشكل .41. فإذا كانت قوة ثابتة تؤثر في الاتجاه نفسه الحركة الجسم فإن الشغل W يكون حاصل ضرب القوة في إزاحة الجسم. الشغل W = Fd الشغل يساوي حاصل ضرب القوة الثابتة المؤثرة في جسم في اتجاه حركته في ازاحة الجسم تحت تأثير هذه القوة. ربما استخدمت كلمة شغل لتعطي معاني أخرى غير هذا المعنى، فمثلاً تقول: إن جهاز الحاسوب يشتغل جيدا، أو إن فهم الفيزياء يتطلب "شغلا" كثيرًا، أو إنك ستشتغل بدوام جزئي بعد انتهاء العمل في المدرسة. ولكن الشغل عند الفيزيائيين له معنى آخر أكثر تحديدا. تذكر أن Fd = mn - me، وبإعادة كتابة هذه المعادلة مستخدمين W= Fd ينتج W= mo - 1 mo فالطرف الأيمن للمعادلة يتضمن كتلة الجسم وسرعته بعد تأثير القوة وقبله والكمية mw تصف خاصية مميزة للنظام. الطاقة الحركية ما الخاصية المميزة للنظام التي تصفها الكمية ؟ إن المركبة الثقيلة التي تتحرك بسرعة كبيرة تستطيع تدمير الأجسام من حولها، كما أن كرة البيسبول ترتفع إلى مسافات عالية عند قذفها بسرعة كبيرة في الهواء، أي أن امتلاك جسم ما لهذه الخايمية. يمكنه من إحداث تغير في ذاته أو فيما يحيط به وهذه الخاصية المتمثلة في قدرة الجسم على " وزارة التعلم Mi

إحداث تغيير في ذاته أو فيما يحيط به تسمى الطاقة فلكل من المركبة وكرة البيسبول طاقة مرتبطة مع حركة كل منهما. والطاقة الناتجة عن الحركة تسمى الطاقة الحركية، ويعير عنها بالرمز KE. الطاقة الحركية KE=my² الطاقة الحركية لجسم ما تساوي حاصل ضرب نصف كتلة الجسم في مربع سرعته. عوض KE في المعادلة W = nu - Amu فينتج W = KE - KE، حيث يمثل الطرف الأيمن من المعادلة الأخيرة الفرق أو التغير في الطاقة الحركية، وهذا يسمى نظرية الشغل - الطاقة، والتي تنص على أنه إذا بذل شغل على جسم ما فإن طاقة حركته تتغير. ويمكن تمثيل هذه النظرية بالمعادلة الآتية: نظرية الشغل - الطاقة الشغل يساوي التغير في الطاقة الحركية. W = AKE إن العلاقة بين الشغل المبذول والتغير في الطاقة الناتجة تم تحديدها في القرن التاسع عشر على يد العالم جيمس بريسكوت جول، وتكريما لجهوده أطلق اسمه "جول" على وحدة الطاقة (1) joule. فمثلاً، إذا تحرك جسم كتلته 2kg بسرعة m/s 1 فإن طاقته الحركية .1],1 kg.m²/s² تذكر أن النظام هو الجسم موضع الدراسة، والمحيط الخارجي هو كل شيء ما عدا الجسم. فمثلاً قد يكون أحد الأنظمة صندوقاً في مستودع، ويمكن أن يتكون المحيط الخارجي منك أنت وكتلة الأرض وكل ما هو خارج الصندوق، ويمكن أن تنتقل الطاقة بين المحيط الخارجي والنظام خلال عملية إنجاز الشغل. ويمكن أن تنتقل الطاقة في كلا الاتجاهين. فإذا بذل المحيط الخارجي شغلاً على النظام فإن الشغل W يكون موجبا، وتزداد طاقة النظام. أما إذا بذل النظام شغلاً على المحيط الشكل 2-4 إذا كان كوكب يدور في الخارجي فإن الشغل W يكون سالبا، وتتناقص طاقة النظام. أي أن الشغل هو انتقال مدار دائري، فإن القوة التي يتأثر بها تكون متعامدة مع اتجاه حركته ولذا الطاقة بطرائق ميكانيكية. وليس لإشارة الشغل دلالة اتجاهية، فالشغل كمية قياسية ونستدل من الإشارة على كسب أو فقد النظام للطاقة. حساب الشغل Calculating Work إن المعادلة الأولى التي استخدمت لحساب الشغل هي W = Fad ، وتستخدم هذه المعادلة عندما تؤثر فوى ثابتة في اتجاه حركة الجسم فقط، والآن ماذا يحدث عندما تؤثر القوة في اتجاه متعامد مع اتجاه الحركة ؟ للإجابة عن هذا السؤال سندرس حركة كوكب ما حول الشمس انظر الشكل 2-4. فإذا كان المدار دائريا فإن القوة تكون دائما متعامدة مع اتجاه الحركة. وقد درست سابقا أن القوة العمودية على اتجاه حركة جسم ما لا تغير مقدار سرعته، وإنما تغير اتجاه حركته؛ لذا فإن مقدار سرعة الكوكب لا يتغير، أي أن طاقته الحركية ثابتة أيضا. فإن قوة الجذب لا تبذل شغلا على الكوكب. واري 199 ملط

و باستخدام المعادلة W = AKE ستلاحظ أنه عندما تكون الطاقة الحركية ثابتة فإن 0 = AKE لذا فإن 0 = W. وهذا يعني أنه إذا كانت القوة F والإزاحة d متعامدتين فإن 0 = W ولأن الشغل المبذول على جسم ما يساوي التغير في الطاقة، فإن الشغل يقاس بوحدة الجول أيضا. يبذل جول واحد من الشغل عندما تؤثر قوة مقدارها 1N في جسم، وتحركه مسافة im في اتجاهها. فعندما ترفع تفاحة تزن 1N مسافة 1m فإنك تبذل شغلاً عليها مقداره (1. قوة ثابتة تميل بزاوية على الإزاحة تعلمت سابقاً أن القوة التي تؤثر في اتجاه الحركة تبذل شغلاً يعبر عنه بالمعادلة W = Fad ، وأن القوة التي تؤثر في اتجاه متعامد مع اتجاه الحركة لا تبذل شغلاً. فما الشغل الذي تبذله القوة التي تؤثر بزاوية مع اتجاه الحركة؟ فمثلاً، ما الشغل الذي يبذله الشخص الذي يدفع المركبة في الشكل 3-4 تعلم أنه يمكن التعامل مع مركبتي القوة بدلا من القوة، فإذا استخدمت نظام الإحداثيات في الشكل 36-4، فإن القوة F التي تؤثر في اتجاه ذراع الشخص لها مركبتان مركبة أفقية ، ومركبة رأسية وباستخدام المعلومات في الرسم، مقدار F يساوي 125 ، والزاوية التي تميل بها على الأفقي ،25.0 ، يمكن حساب المركبتين : مقدار المركبة الأفقية F يرتبط بمقدار القوة F من خلال اقتران جيب التمام : حيث cos 25.0 = F F . وبحل المعادلة للمركبة . نحصل على F = -F cos 25.0" = - (125) (cos 25.0) = -113 N، والإشارة السالبة تعني أن المركبة الأفقية للقوة في اتجاه اليسار، وباستخدام الطريقة نفسها لحساب المركبة الرأسية بزاوية، فإن القوة المحصلة التي تبدل الشغل هي مركبة القوة التي تؤثر في تحصل على: F. B-25.0 F=125N الشكل 3-4 إذا أثرت قوة في مركبة اتجاه إزاحة الجسم. F,= -F sin 25.0° =-(125 N) (sin 25.0")=-52.8 N الإشارة المالية تعني أن القوة إلى أسفل. وحيث إن الإزاحة في اتجاه المحور عه لذا فإن المركبة الأفقية للقوة هي التي تبذل شغلاً فقط، أما المركبة الرأسية فلا نبذل شغلاً. إن الشغل الذي تبذله عندما تؤثر بقوة في جسم في اتجاه يصنع زاوية مع اتجاه حركته يساوي حاصل ضرب مركبة القوة في اتجاه إزاحة الجسم في الإزاحة التي تحركها. ويمكن إيجاد مقدار مركبة القوة المؤثرة في اتجاه الإزاحة؛ وذلك بضرب مقدار القوة F في جيب تمام الزاوية المحصورة بين اتجاه القوة F واتجاه الإزاحة، F = F cose. ويمكن تمثيل الشغل المبذول بالمعادلة الآتية: الشغل (في حالة وجود زاوية بين القوة والإزاحة) W = Fd cos الشغل يساوي حاصل ضرب القوة والإزاحة في جيب تمام الزاوية المحصورة بين 100 القوة واتجاه الإزاحة. وزارة التعليم AIN WAS

تتأثر السيارة في أثناء دفعها بقوى أخرى، فأي هذه القوى تبذل شغلاً؟ تؤثر قوة الجاذبية إلى أسفل، ويؤثر سطح الأرض بقوة رأسية إلى أعلى، ويؤثر الاحتكاك بقوة أفقية في عكس اتجاه الحركة. أما القوتان المؤثرتان إلى أعلى وإلى أسفل فتكونان متعامدتين مع اتجاه الحركة، ولا تبذلان شغلاً، وتكون الزاوية التي تصنعها هاتان القوتان مع الإزاحة 90، مما يجعل 0 = 0 cos؛ لذا فإن 0 = W . إن الشغل المبذول من قوة الاحتكاك يؤثر في اتجاه معاكس لاتجاه الحركة، أي بزاوية 180. ولأن 1 - = 180 cos فإن الشغل المبذول من قوة الاحتكاك يكون دائما ساليا. والشغل الالب المبذول من قوة مؤثرة من المحيط الخارجي يقلل من الطاقة الحركية للنظام. فإذا توقف الشخص في الشكل 3-4 عن الدفع فإن السيار وقف عن الحركة، أي ستقل طاقتها الحركية. يزيد الشغل الموجب المبذول بواسطة قوة من طاقة النظام، في حين يؤدي الشغل السالب إلى نقصانها. استخدم "استراتيجيات حل المسألة" الآتية عندما تحل المسائل المتعلقة بالشغل. استراتيجية حل المسائل الشغل إذا أردت حل مسائل تتعلق بالشغل فاستخدم استراتيجية الحل الآتية: .. ارسم مخططا توضيحيا للنظام، ثم وضح القوة التي تبذل شغلاً. 2 ارسم متجهات القوة والإزاحة للنظام. 3. أوجد الزاوية 0) بين كل قوة والإزاحة. 4 احسب الشغل المبذول من كل قوة باستخدام للمعادلة ( W = Fd cos 5. احسب الشغل الكلي المبذول. وتأكد من إشارة الشغل معتمدا على اتجاه انتقال الطاقة، فإذا ازدادت طاقة النظام فإن الشغل المبذول من تلك القوة يكون موجبا، أما إذا تنافصت طاقة النظام فإن الشغل المبذول من تلك القوة يكون ساليا. مخطط توضيحي للشغل وار 101 مله

مث ال 1 الشغل والطاقة ينزلق فرص هوكي كتلته g 105 على سطح جليدي، فإذا أثر لاعب بقوة ثابتة مقدارها 4.500 في القرص فحركه المسافة m 0.150 في اتجاه القوة نفسه، فما مقدار الشغل الذي بذله اللاعب على القرص ؟ وما مقدار التغير في طاقة القرص؟ تحليل المسألة ورسمها . ارسم مخططا توضيحيا للحالة يوضح الظروف الابتدائية. كون نظاما إحداثياً على أن تكون + x في اتجاه اليمين. ارسم مخطط المتجهات. المعلوم المجهول 102 m = 105 g F = 4.50 N d = 0.150 m إيجاد الكمية المجهولة W=? AKE = ? دليل الرياضيات اجراء العمليات الحسابية بالتخدام الأرقام المعنوية 205 204 استخدم معادلة الشغل عندما تؤثر قوة ثابتة في اتجاه إراحة الجسم نفسه. وم سما N ١٧ = d= 1100 F IN استخدم نظرية الشغل - الطاقة الحساب التغير في طاقة النظام. تقويم الجواب W-Fd (4.50 N)(0.150 m) = 0.675 N. m = 0.675) W=AKE AKE = 0.675 1 هل الوحدات صحيحة ؟ يُقاس الشغل بوحدة الجول. * هل للإشارة معنى؟ إن اللاعب (المحيط الخارجي) يبذل شغلاً على القرص النظام)؛ لذا فإن إشارة الشغل يجب أن تكون موجبة. دارة التغلط JINU MAY

مسائل تدريبية 1. اعتمد على المثال ا لحل المسألة الآتية: إذا أثر لاعب الهوكي في القرص بضعف القوة أي 9.00N، فكيف تنغير طاقة حركة القرص ؟ . إذا أثر اللاعب بقوة مقدارها 9.000 في القرص، ولكن بقيت العصا ملامسة للقرص لنصف المسافة فقط، أي 0.075m، فما مقدار التغير في الطاقة الحركية ؟ 2 يوتر طالبان معا بقوة مقدارها N 825 لدفع سيارة مسافة 35m. ما مقدار الشغل الذي يبذله الطالبان على السيارة؟ . إذا تضاعفت القوة المؤثرة، فما مقدار الشغل المبذول لدفع السيارة إلى المسافة نفسها ؟ 3. يتسلق رجل جبلاً وهو يحمل حقيبة كتلتها ... وبعد min 30.0 وصل إلى ارتفاع 8.2m فوق نقطة البداية. . ما مقدار الشغل الذي بذله المتسلق على حقيبة الظهر ؟ . إذا كان وزن المتسلق 645 ، فما مقدار الشغل الذي بذله الرفع نفسه هو وحقيبة الظهر؟ . ما مقدار التغير في طاقة المتسلق والحقيبة؟ مثال 2 القوة والإزاحة بينهما زاوية يسحب بحار قاريًا مسافة 30.0m في اتجاه رصيف الميناء مستخليمًا حيلاً يصنع راوية 25.0 فوق المحور الأفقي ما مقدار الشغل الذي يبذله البحار على القارب إذا أثر بقوة مقدارها N 255 في الحبل ؟ تحليل المسألة ورسمها • أنشئ محاور الإسناد. ارسم مخططا توضيحيا للحالة يوضح الشروط الابتدائية للقارب. - ارسم مخطط المتجهات موضحًا القوة ومركبتها في اتجاه الإزاحة. المعلوم المجهول 25,0 cos 75.0 W = ? F = 255 Nd = 30.0m.0 = 25.0 إيجاد الكمية المجهولة استخدم معادلة الشغل عندما توحد زاوية بين القوة والإزاحة. مع سر متحما ال5= F = misunimo تقويم الجواب W = Fd cos =(255 N) (30.0 m) (cos 25.0") = 6.93x10'1 دليل الرياضيات النسب المثلثية 228 هل الوحدات صحيحة ؟ يُقاس الشغل بوحدة الجول. هل للإشارة معنى؟ يبذل البحار شغلا على القارب. يتوافق مع الإشارة الموجبة للشغل. وار 103 غلط M

مسائل تدريبية 1. اعتمد على المثال ا لحل المسألة الآتية: إذا أثر لاعب الهوكي في القرص بضعف القوة أي 9.00N، فكيف تنغير طاقة حركة القرص ؟ . إذا أثر اللاعب بقوة مقدارها 9.000 في القرص، ولكن بقيت العصا ملامسة للقرص لنصف المسافة فقط، أي 0.075m، فما مقدار التغير في الطاقة الحركية ؟ 2 يوتر طالبان معا بقوة مقدارها N 825 لدفع سيارة مسافة 35m. ما مقدار الشغل الذي يبذله الطالبان على السيارة؟ . إذا تضاعفت القوة المؤثرة، فما مقدار الشغل المبذول لدفع السيارة إلى المسافة نفسها ؟ 3. يتسلق رجل جبلاً وهو يحمل حقيبة كتلتها ... وبعد min 30.0 وصل إلى ارتفاع 8.2m فوق نقطة البداية. . ما مقدار الشغل الذي بذله المتسلق على حقيبة الظهر ؟ . إذا كان وزن المتسلق 645 ، فما مقدار الشغل الذي بذله الرفع نفسه هو وحقيبة الظهر؟ . ما مقدار التغير في طاقة المتسلق والحقيبة؟ مثال 2 القوة والإزاحة بينهما زاوية يسحب بحار قاريًا مسافة 30.0m في اتجاه رصيف الميناء مستخليمًا حيلاً يصنع راوية 25.0 فوق المحور الأفقي ما مقدار الشغل الذي يبذله البحار على القارب إذا أثر بقوة مقدارها N 255 في الحبل ؟ تحليل المسألة ورسمها • أنشئ محاور الإسناد. ارسم مخططا توضيحيا للحالة يوضح الشروط الابتدائية للقارب. - ارسم مخطط المتجهات موضحًا القوة ومركبتها في اتجاه الإزاحة. المعلوم المجهول 25,0 cos 75.0 W = ? F = 255 Nd = 30.0m.0 = 25.0 إيجاد الكمية المجهولة استخدم معادلة الشغل عندما توحد زاوية بين القوة والإزاحة. مع سر متحما ال5= F = misunimo تقويم الجواب W = Fd cos =(255 N) (30.0 m) (cos 25.0") = 6.93x10'1 دليل الرياضيات النسب المثلثية 228 هل الوحدات صحيحة ؟ يُقاس الشغل بوحدة الجول. هل للإشارة معنى؟ يبذل البحار شغلا على القارب. يتوافق مع الإشارة الموجبة للشغل. وار 103 غلط M

القدرة Power لم تتطرق المناقشات السابقة المتعلقة بالشغل إلى الزمن اللازم لتحريك جسم ما إن الشغل الذي يبذله شخص ما لرفع صندوق من الكتب إلى رف مثلا لا يتغير، سواء رفع الصندوق كاملا إلى الرف خلال 25 أم رفع كل كتاب من الصندوق على حدة، بحيث استغرق رفع كافة كتب الصندوق إلى الرف 20min ، وعلى الرغم من تساوي الشغل في الحالتين إلا أن معدل بذل الشغل يكون مختلفا في كل حالة، ويطلق مصطلح القدرة على المعدل الزمني لبذل الشغل، أي أن القدرة هي الشغل المبذول مقسوما على الزمن اللازم لبذل الشغل. أو أن القدرة هي المعدل الذي تغير فيه القوة الخارجية طاقة النظام، ويمكن حساب القدرة وفقا للمعادلة الآتية: القدرة P = W القدرة تساوي الشغل المبذول مقسوما على الرمن اللازم لإنجاز الشغل. انظر الشكل 6-4 الذي يوضح ثلاثة طلاب وهم يصعدون سلما. إذا افترضنا أن كتل الطلاب الثلاثة متساوية، فهذا يعني أن كلام ينجز الشغل نفسه، لكن الطالب الذي يسير منفرداً يصعد الـ مسرعا مقارنة بالطالبين الذين يسيران معا، أي أن قدرته على الصعود أكبر من قدرة أي منهما ؛ فالطالب المنفرد ينجز الشغل نفسه في وقت أقل. من جهة أخرى، قدرة كل من الطالبين اللذين يسيران معا على صعود السلم متساوية؛ لأن كلا منهما ينجز الشغل نفسه خلال الفترة الزمنية نفسها. تقاس القدرة بوحدة الواط (W)، ويساوي الواط الواحد انتقال طاقة مقدارها 11 خلال فترة زمنية مقدارها 1.5 ووحدة الواط صغيرة بالنسبة للقدرة، فمثلاً إذا رفعت كأس ماء وزنه 2 مسافة 0.5m إلى فمك تكون قد بذلت شغلاً مقداره 11، وإذا رفعت الكأس خلال 16 تكون قد بذلت شغلاً بمعدل 1W، ولأن وحدة الواط صغيرة فإن القدرة تُقاس غالبًا بوحدة الكيلوواط (KW)، وهي تساوي 1000W. كما تستخدم وحدة الحصان الميكانيكي لقياس القدرة، وهو يساوي W 746. الشكل 6-4 يبذل هؤلاء الطلاب شغلاً بمعدلات مختلفة عندما يصعدون السليم. 10s Par غلط

مثـ ال 3 القدرة يرفع محرك كهربائي مصعدا مسافة 9.00m خلال 15.05 بالتأثير بقوة رأسية إلى أعلى مقدارها 100 × 1.20 ، ما القدرة التي ينتجها المحرك بوحدة kW؟ تحليل المسألة ورسمها ارسم مخططاً توضيحيا للحالة يوضح المصعد مع الشروط الابتدائية اختر محاور إسناد على أن يكون الاتجاه الموجب رأسيا إلى أعلى . ارسم مخطط المتجهات للقوة والإزاحة المعلوم المجهول d= 9.00 m f 15.0's F 1.20x10 N إيجاد الكمية المجهولة حل بالنسبة للقدرة. عرض مع WE P=? دليل الرياضيات إجراء العملات الرياضية بدلالتها العلمية 213 212 F=120x100.00 m 15.0 تقويم الجواب P= W T Fd [ (1.20x10 N)(9.00 m) 7.20 kW (15.0 s) * هل الوحدات صحيحة ؟ نقاس القدرة بوحدة 1/5 " هل للاشارة معنى؟ تتفق الإشارة الموجبة مع الاتجاه الرأسي للقوة المؤثرة إلى أعلى. مائل تدريية 9. رفع صندوق يزن 575N رأسيا إلى أعلى مسافة 20.0m بحيل قوي موصول بمحرك. فإذا تم إنجاز العمل خلال 10,09، فيما القدرة التي يولدها المحرك بوحدة W ووحدة kW؟ 10. إذا كنت تدفع عربة بدوية مسافة 60.0m وبسرعة ثابتة المقدار مدة 8 25.0. وذلك بالتأثير بقوة مقدارها N 145 في اتجاه أفقي فما مقدار القدرة التي تولدها؟ . وإذا كنت تحرك العربة بضعف مقدار السرعة، في مقدار القدرة التي تولدها؟ 11. ما مقدار القدرة التي تولدها مضخة في رفع 35 من الماء كل دقيقة من عمق 110 كل 1 من الماء كتلته kg 1.00] 12 يولد محرك كهربائي قدرة 65 لرفع مصعد مكتمل الحمولة مسافة 17.5m خلال 5 35. ما مقدار القوة التي يبذلها المحرك ؟ 106 وزارة التضلم JIN MAY

13، صممت رافعة ليتم تثبيتها على شاحنة كما في الشكل 7-4، ولدى اختبار قدرتها ربطت الرافعة يجم وزله يعادل أكبر قوة تستطيع الرافعة التأثير بها، ومقدارها 10×6.8، فرفعت الجسم مسافة 15m مولدة قدرة مقدارها kW .0.30. ما الزمن الذي احتاجت إليه الرافعة لرفع الجسم ؟ 14. توقفت سيارتك فجأة وقمت بدفعها، ولاحظت أن القوة اللازمة لجعلها تستمر في الحركة آخذة في التناقص مع استمرار حركة السيارة افترض أنه خلال مسافة 15m الأولى تناقصت قوتك بمعدل ثابت من 210.00 إلى 40.0، فما مقدار الشغل الذي بذلته على السيارة ؟ ارسم المنحنى البياني القوة - الإزاحة لتمثل الشغل المبذول خلال هذه الفترة. لاحظت في المثال 3 أنه عندما تكون القوة والإزاحة في الاتجاه نفسه فإن P = F . ولأن النسبة تمثل مقدار السرعة فإن القدرة يمكن حسابها باستخدام العلاقة P = Fu أيضا. الشكل 7-4 تطبيق الفيزياء تلك ربع كيف تحدد الوضع المناسب لناقل السرعات عندما تركب دراجة هوائية متعددة السرعات؟ سباق جولات الدراجات في فرنسا بكل تأكيد أنت ترغب في جعل جسمك ينتج أكبر قدرة ممكنة. إذا أخذت المعادلة Fe = يقود سائق دراجته الهوائية في مسابقة في الاعتبار فسوف تلاحظ أن القدرة تكون صفرًا عندما تكون السرعة صفرا، أو تكون جولات الدراجات الهوائية في فرنسا بسرعة m/s 8.94 أكثر من 60 يوميا. القوة صفرًا. وفي المقابل لكي تكون القدرة أكبر ما يمكن لا بد أن تكون كل من القوة القدرة الناتجة للمتسابق kW 1 والسرعة أكبر ما يمكن لكن عضلات أجسامنا تعجز عن التأثير بقوى كبيرة جدا، كما تقريبا، حيث يستهلك تعجز عن التحرك بسرعات كبيرة جدًّا، ولذلك فإن مزيجا من سرعة معتدلة وقوة معتدلة القدرة في تحريك الدراجة الهوائية سينتج أكبر كمية من القدرة، وكما تخضع عضلات أجسامنا لمحددات تخضع المحركات ضد مقاومة الهواء ومبدل السرعات أيضا لمحددات، يوضح الشكل 48 ذلك عن طريق حالة خاصة المحرك؛ حيث إن أقصى والعجلات، ثلاثة أرباع تلك القدرة قدرة منتجة تفوق 1000W عندما تكون القوة 400N تقريباً ومقدار السرعة 2.6m/s تستهلك لتبريد جسم المتسابق. تقريبا، وجميع المحركات عليها محددات، ولذلك تصمم الآلات البسيطة بحيث تتلاءم القوة ومقدار السرعة اللتان يولدهما المحرك بحسب ما يتطلبه إنجاز عمل ما دون تجاوز محددات المحرك. وستتعلم المزيد من الآلات البسيطة في القسم الآتي. تضخم المدرة في دراجة هوائية متعددة السرعات الشكل 48 عندما تركب دراجة هوائية متعددة السرعات فإنها تضخم قدرتك فإذا أكرت عضلاتك بقوة مقدارها 400 وكانت السرعة m/s 26 فإن القدرة الناتجة ستزيد على 1000W. لاحظ أن الرسم البياني يعبر عن علاقتين العلاقة بين السرعة والقوة (باللون الأحمر، والعلاقة بين القدرة الناتجة و القول انا للون الأحمس. 107 NA 4 السرعة المتجهة 0 200 400 القوة (N) القدرة الناتجة 600 1000 500 ة الناتجة (٧)

4-1 مراجعة 15. الشغل تدفع مريم جسمًا كتلته kg 20 مسافة m 10 20. الكتلة ترفع رافعة صندوقا مسافة 1.2m، وتذل على أرضية غرفة بقوة أفقية مقدارها 80. احسب عليه شغلاً مقداره 7.0. ما مقدار كتلة الصندوق ؟ مقدار الشغل الذي تبذله مريم 21. الشغل تحمل أنت وزميلك صندوقين متماثلين من 16. الشغل يدفع عامل ثلاجة كتلتها kg 185 بسرعة ثابتة الطابق الأول في مبنى إلى غرفة تقع في نهاية ممر في إلى أعلى لوح مائل عديم الاحتكاك طوله 10.0m ويميل بزاوية 11.00 على الأفقي؛ لتحميلها على سيارة نقل ما مقدار الشغل الذي يبذله العامل؟ 17، الشغل والقدرة هل يعتمد الشغل اللازم لرفع كتاب إلى رف عال، على مقدار سرعة رفعه ؟ وهل تعتمد الطابق الثاني. فإذا اخترت أن تحمل الصندوق إلى أعلى الدرج ثم تمر عبر الممر لتصل إلى الغرفة، في حين اختار زميلك أن يحمل صندوقه من الممر في الطابق الأول ثم يصعد به سلما رأسيا إلى أن يصل إلى الغرفة فأيكما يبذل شغلا أكبر ؟ القدرة على رفع الكتاب على مقدار سرعة رفعه؟ 22 الشغل وطاقة الحركة إذا تضاعفت الطاقة الحركية وضح إجابتك. 18. القدرة يرفع مصعد جسمًا كتلته 10kg×1.1 مسافة m 40.0 خلال 5 12.5 . ما القدرة التي يولدها المصعد؟ لجسم بفعل شغل مبذول عليه، فهل تتضاعف سرعة الجسم ؟ إذا كان الجواب بالنفي فما النسبة التي تتغير بها سرعة الجسم ؟ 19. الشغل تسقط كرة كتلتها kg 10.180 مسافة 2.5 23. التفكير الناقد وضح كيفية إيجاد التغير في طاقة نظام إذا أثرت فيه ثلاث قوى في آن واحد. فما مقدار الشغل الذي تبذله قوة الجاذبية الأرضية على الكرة؟ 108 وزارة التعلم