يفهم الجميع أن العمل هو نوع من النشاط الاجتماعي للشخص الذي يحتاجه لضمان وجوده. ومع ذلك ، يوجد في الفيزياء أيضًا مفهوم مشابه له معنى مختلف تمامًا. ما هو العمل في الفيزياء ، هذا المقال سيجيب.
العمل ككمية مادية
ردا على سؤال حول ماهية العمل في الفيزياء ، يجب توضيح أن هذه هي الطاقة التي يتم إنفاقها على أداء أي عمل. على سبيل المثال ، يقوم الشخص بنقل حمولة من مكان إلى آخر ، بينما يعمل ضد قوى الاحتكاك. إذا بدأ هذا الشخص في رفع الحمل ، فسيهدف عمله إلى التغلب على قوة الجاذبية للكوكب. مثال آخر: يبدأ الغاز الموجود تحت المكبس نتيجة التسخين في زيادة حجمه ، وفي هذه الحالة يقال إنه يقوم ببعض الأعمال.
في جميع الحالات المذكورة أعلاه ، هناك ميزة واحدة مشتركة: يختلف العمل عن الصفر فقط عندما يكون هناك نوع من الحركة الميكانيكية للأشياء أو أجزائها(حركة العامل مع الحمولة ، تمدد الغاز).
وهكذا ، فإن العمل هو عملية نقل الطاقة من حالة إلى أخرى لجسم معين ، ونتيجة لذلك يغير هذا الجسم موقعه في الفضاء.
صيغة العمل
الآن دعونا نوضح كيفية حساب القيمة قيد الدراسة كميًا. لا يمكن نقل الطاقة بين الحالات المختلفة إلا في حالة وجود بعض القوة. يمكن أن يكون هذا هو الجهد البدني للأيدي والأقدام البشرية ، وقوة الآلات ، والضغط الناتج ، والذي يمكن تحويله بسهولة إلى قوة ، في حالة احتراق الوقود في أسطوانة ، وقوة الحث الكهرومغناطيسي لمحرك كهربائي ، و هكذا
سوف تجيب الصيغة التالية على سؤال كيفية العثور على وظيفة في الفيزياء:
A=(F¯l¯)
العمل أ كمية قياسية ، في حين أن القوة F¯ والإزاحة l¯ هي كميات متجهة. هذا هو السبب في أن صيغة حساب A تستخدم الأقواس لتوضيح أننا نتحدث عن المنتج القياسي للمتجهات. في الشكل القياسي ، يمكن إعادة كتابة التعبير أعلاه على النحو التالي:
A=Flcos (φ)
هنا φ هي الزاوية بين متجه القوة F¯ والإزاحة l¯.
بما أن الإزاحة تقاس بالأمتار والقوة بالنيوتن ، فإن وحدة العمل هي نيوتن لكل متر (Nم). وحدة SI لها اسمها الخاص ، الجول (J). اتضح أن الشغل 1 J يقابل قوة مقدارها 1 نيوتن ، والتي تعمل على طول اتجاه الإزاحة ، تحرك الجسم بمقدار1 متر
عمل غاز
قمنا بتحليل السؤال عن ماهية الشغل الميكانيكي في الفيزياء ، وقدمنا صيغة يمكن بواسطتها حسابه. في حالة تمدد الغازات ، يتم استخدام تعبير مختلف.
افترض أن لدينا نظام غاز يملأ الحجم V1ويخضع للضغط P. دع حجمه يتغير نتيجة لبعض التأثيرات الخارجية أو الداخلية على النظام وأصبح يساوي V2. ثم يمكن تحديد عمل الغاز أ بالصيغة التالية:
A=∫V(P (V)dV)
إذا قمت برسم دالة P (V) في محاور PV ، فستكون المساحة الموجودة أسفل المنحنى مساوية عدديًا لـ A.
في حالة عملية متساوية الضغط (P=const) لغاز مثالي ، فإن الإجابة على سؤال كيفية العثور على عمل في الفيزياء ستكون التعبير البسيط التالي:
A=P(V2-V1)
إذا لم يتغير حجم الغاز نتيجة لعملية ديناميكية حرارية ، فسيكون عمله مساويًا للصفر. إذا كان V2>V1، فإن الغاز يعمل بشكل إيجابي إذا كان V1>V 2ثم سلبي
عمل لحظة القوة
لحظة القوة هي كمية مادية ، يتم التعبير عنها بالصيغة التالية:
M=[F¯r¯]
أي أن M يساوي حاصل الضرب المتجه للقوة F ومتجه نصف القطر r حول محور الدوران. يتم التعبير عن لحظة القوة بـ Nm.
ما هو عمل لحظة القوة في الفيزياء؟ على هذا السؤالالصيغة التالية سوف تجيب:
A=Mθ
تعني هذه المساواة أنه إذا كانت اللحظة M ، التي تعمل على النظام ، تجعلها تدور حول المحور بزاوية θ ، فإنها تعمل بالفعل أ. يجب التعبير عن الزاوية θ هنا بالراديان للحصول على العمل بالجول.
يلعب حساب عمل لحظة القوة دورًا مهمًا في جميع الأنظمة الميكانيكية التي يوجد بها دوران ، مثل العجلات والتروس والأعمدة وما إلى ذلك.
عمل الجاذبية
بعد معرفة الشغل في الفيزياء ، دعونا نحسب هذه القيمة لقوى الجاذبية. افترض أن جسمًا كتلته m سقط من ارتفاع h. بما أن الجاذبية F تعمل عموديًا لأسفل ، فإنها تؤدي عملًا موجبًا. يتحدد بالصيغة التالية:
A=مزح،
حيث F=مز
يمكن للكثيرين في الصيغة التي تم الحصول عليها لقيمة A رؤية التعبير عن الطاقة الكامنة للجسم في مجال قوى الجاذبية. أثناء سقوط الجسم ، تقوم الجاذبية بعمل تحويل الطاقة الكامنة للجسم إلى الطاقة الحركية لحركته.
