احسب الشغل اللازم لرفع حجر جيري يزن ١٠٠٠٠ نيوتن مسافة ١٥٠ مترا.
الإجابة الصحيحة هي : ش = ق × ف = 100000 × 150 = 1500000 جول.
الشغل هو كمية الطاقة المنقولة أو المنفذة أثناء عملية ما. في حالة رفع جسم ضد قوة الجاذبية، مثل رفع حجر جيري، يكون الشغل اللازم مساوياً لضرب وزن الجسم في الارتفاع الذي يرفعه.
وزن حجر جيري
يُعطى وزن حجر الجيري بـ 10000 نيوتن. الوزن هو قوة تؤثر على جسم بسبب جاذبية الأرض. يُعطى الوزن بالنيوتن (N) ويُحسب باستخدام المعادلة التالية:
“`
الوزن = الكتلة × تسارع الجاذبية
“`
حيث:
الكتلة بوحدة الكيلوغرام (كجم)
تسارع الجاذبية هو ثابت يساوي 9.8 م/ث² على سطح الأرض
في هذه الحالة، لا تعطى كتلة حجر الجيري، ولكن يمكن حسابها عن طريق قسمة الوزن على تسارع الجاذبية:
“`
الكتلة = الوزن / تسارع الجاذبية
= 10000 نيوتن / 9.8 م/ث²
= 1020.41 كجم
“`
ارتفاع الحجر الجيري
يُعطى ارتفاع حجر الجيري بـ 150 مترًا. الارتفاع هو المسافة العمودية التي يرفع بها الجسم. تُعطى المسافة بالأمتار (م).
الشغل اللازم
الشغل اللازم لرفع حجر جيري هو ضرب الوزن في الارتفاع:
“`
الشغل = الوزن × الارتفاع
= 10000 نيوتن × 150 م
= 1500000 جول
“`
لذلك، فإن الشغل اللازم لرفع حجر جيري يزن 10000 نيوتن مسافة 150 مترًا هو 1500000 جول.
وحدات الشغل
وحدة الشغل في النظام الدولي للوحدات (SI) هي الجول (J). الجول هو مقدار الشغل المطلوب لتطبيق قوة مقدارها نيوتن واحد على مسافة متر واحد في اتجاه القوة.
أنواع الشغل
هناك نوعان رئيسيان من الشغل:
الشغل الموجب: يتم إنجازه عندما تتحرك القوة في نفس اتجاه حركة الجسم.
الشغل السالب: يتم إنجازه عندما تتحرك القوة في الاتجاه المعاكس لحركة الجسم.
في حالة رفع حجر جيري، يتم إنجاز الشغل الموجب لأن القوة (الجاذبية) تتحرك في الاتجاه المعاكس لحركة الجسم (الصعود).
عوامل تؤثر على الشغل
هناك عدد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على الشغل، بما في ذلك:
مقدار القوة: كلما زادت القوة، زاد الشغل.
مسافة الحركة: كلما زادت المسافة التي يتحرك بها الجسم، زاد الشغل.
زاوية القوة: إذا كانت القوة تؤثر على الجسم بزاوية بالنسبة لحركته، فإن فقط المكون العمودي للقوة يؤدي إلى الشغل.
الشغل هو كمية مهمة في الفيزياء وله تطبيقات عديدة في الحياة الواقعية. في حالة رفع حجر جيري، يكون الشغل اللازم مساوياً لضرب وزن الحجر في الارتفاع الذي يرفعه.