وحدة قياس الشغل

الشغل (الميكانيكي) أو العمل (الميكانيكي)، في علم الفيزياء هو كمية الطاقة لتحريك جسم ما بقوّة ما لمسافة ما، وحدة قياس الشّغل الفيزيائي حسب النظام العالمي للوحدات هي الجول(Joule)،يرمز للجول بالرمز “J” ويرمز للشغل بالرمزW.

أستنادا لنظرية الشغل والطاقة، إذا اثرت قوى خارجية على جسم وغيرت طاقة حركته من الوضع E_k1 إلى الوضع E_k2 فإن الشغل W يحسب من العلاقة :

$W=\Delta E_{k}=E_{k2}-E_{k1}={\frac {1}{2}}m\Delta (v^{2})\,\!$

حيث m هي كتلة الجسم و v هي سرعته.

و يحسب الشغل الميكانيكي المؤثر على جسم ما عن طريق حاصل الضرب القياسي للقوة المؤثرة والمسافة التي تحركها الجسم، كالآتي:

W=\mathbf {F} \cdot \mathbf {d} =Fd\cos \theta .\,\!

المحتويات

أنواع الشغل الميكانيكي

في الواقع هناك ثلاث حالات فيزيائية رئيسية للشغل الميكانيكي وهي

الشغل الميكانيكي الإيجابي

حيث يحدث الشغل الميكانيكي الإيجابي عندما يتحرك الجسم في نفس إتجاه القوة الخارجية المؤثرة على الجسم، وفي هذه الحالة يقال أن الشغل الميكانيكي منجز، ومن الأمثلة على الشغل الإيجابي ما يلي

عندما يتم شد الزنبرك، يكون الشغل الذي تقوم به قوة التمدد موجباً، حيث تعمل القوة في نفس إتجاه إزاحة الزنبرك.
عندما يسقط الجسم بحرية تحت تأثير الجاذبية، يكون الشغل الذي تقوم به الجاذبية موجباً، حيث يكون إزاحة الجسم في نفس إتجاه الجاذبية.
عندما يتمدد غاز داخل إسطوانة، يكون الشغل الذي تقوم به القوة موجباً، وذلك لأن الإزاحة في نفس إتجاه القوة.

الشغل الميكانيكي السلبي

حيث يحدث الشغل الميكانيكي السلبي عندما تكون يتحرك الجسم عكس إتجاه القوة الخارجية المؤثرة عليه، ومن الأمثلة على الشغل السلبي ما يلي

الشغل المبذول ضد الإحتكاك سلبي، وذلك لأن قوة الإحتكاك تكون دائماً في الإتجاه المعاكس للإزاحة.
العمل المنجز في رفع الجسم سلبي، وذلك لأن قوة الجاذبية والإزاحة في الإتجاه المعاكس.

ما هي وحدة قياس العمالة

الوحدة القياسية المستخدمة لقياس الشغل الميكانيكي المنجز في الفيزياء هي الجول ، والتي يُشار إليها في المعادلات الفيزيائية بالرمز J ، لأن الجول هو مقدار الطاقة المنقولة عند تطبيق قوة مقدارها 1 نيوتن على جسم ما ويتم تحريك هذا الجسم بمقدار متر واحد … وحدة الطاقة هي نفس وحدة العمل في الفيزياء ، لأن العمل الميكانيكي هو الطاقة ، ووحدة الجول لقياس العمل الميكانيكي هي نيوتن لكل متر في نظام الوحدات العالمي. وبالتالي ، فإن الشغل الميكانيكي يساوي القوة المؤثرة على الشغل مضروبة في الإزاحة ، ويمكن كتابة قوانين الشغل الميكانيكي على الحركة الأفقية على النحو التالي:

الشغل = القوة × الإزاحة

U = s x v

في حين:

X ← الشغل: هذا هو مقدار الشغل الذي تم بالقوة ووحدته هي الجول.S ← القوة: هي قوة خارجية تعمل على الجسم ، ووحدة القياس هي نيوتن.

Q → Offset: هذا هو مقدار إزاحة كائن من موضعه الأصلي ووحدة قياسه.إذا كان الجسم مائلاً عن سطح الأرض وكانت هناك زاوية بين القوة والإزاحة ، فسيكون القانون على النحو التالي:الشغل = القوة × الإزاحة × الزاوية التجميليةU = s x q x cos∅

في حين:

X ← الشغل: هذا هو مقدار الشغل الذي تم بالقوة ووحدته هي الجول.S ← القوة: هي قوة خارجية تعمل على الجسم ، ووحدة القياس هي نيوتن.Q → Offset: هذا هو مقدار إزاحة كائن من موضعه الأصلي ووحدة قياسه.Ctv ← cos زاوية: الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه الإزاحة.أمثلة على الأعمال الميكانيكيةهناك العديد من الأمثلة على العمل الميكانيكي ، على سبيل المثال ، عند العمل في حركة أفقية ، عندما يتم تطبيق قوة مقدارها 40 نيوتن على صندوق وتم تحريك هذا الصندوق مسافة 2 متر من موقعه الأصلي ، يكون العمل الميكانيكي: [4]الشغل = القوة × الإزاحةU = s x vU = 40 نيوتن × 2 مترU = 80 نيوتن مترU = 80 جولوبالتالي ، فإن الشغل الميكانيكي المنجز مع الصندوق هو 80 جول.يمكنك أيضًا حساب الشغل المبذول على سطح مائل باستخدام قوانين الشغل الفيزيائية ، على سبيل المثال ، إذا أثرت قوة على جسم 63 نيوتن وفي اتجاه يصنع زاوية 60 درجة مع المستوى الأفقي ، وكانت إزاحة الجسم عن موضعه الأصلي 3 أمتار ، ثم يتم العمل على قدم المساواة:الشغل = القوة × الإزاحة × الزاوية التجميليةU = s x q x cos∅U = 63 نيوتن × 3 متر × زاوية cos 60نظرًا لأن جيب التمام 60 يساوي 0.5 ، يكون الحل كما يلي:U = 63 نيوتن × 3 متر × 0.5ش = 94.5 نيوتن مترU = 94.5 جولوبذلك يكون الشغل الميكانيكي الذي ينتجه الجسم 94.5 جول.