فيديو السؤال: حساب القوة بمعلومية الشغل المبذول الفيزياء

يبذل جليس أطفال شغلًا مقداره ‪36 J‬‏ خلال ‪24 s‬‏ لدفع عربة أطفال بسرعة ‪0.25 m/s‬‏. ما متوسط القوة التي يؤثر بها جليس الأطفال على العربة؟

٠٥:٥٨

‏نسخة الفيديو النصية

يبذل جليس أطفال شغلًا مقداره 36 جولًا خلال 24 ثانية لدفع عربة أطفال بسرعة 0.25 متر لكل ثانية. ما متوسط القوة التي يؤثر بها جليس الأطفال على العربة؟

حسنًا، في هذا السؤال علمنا أن شغلًا مقداره 36 جولًا بذل خلال 24 ثانية على عربة أطفال لدفعها بسرعة 0.25 متر لكل ثانية. والمطلوب منا إيجاد متوسط القوة التي يؤثر بها الجليس على عربة الأطفال كي تتحرك بسرعة 0.25 متر لكل ثانية.

أول ما علينا فعله هو كتابة جميع الكميات المهمة المعطاة لنا في هذا السؤال. نبدأ بكتابة أن الشغل المبذول ‪𝑊‬‏ على عربة الأطفال يساوي 36 جولًا. ثم نكتب أن الزمن المستغرق لبذل هذا الشغل يساوي 24 ثانية. بعد ذلك، يمكننا كتابة أن عربة الأطفال تتحرك بسرعة 0.25 متر لكل ثانية. ما نحاول إيجاده هو متوسط القوة المؤثرة على العربة.

للقيام بذلك، دعونا في البداية نتذكر تعريف الشغل المبذول على جسم ما. يعرف الشغل المبذول ‪𝑊‬‏ على جسم ما بأنه متوسط القوة المؤثرة على الجسم مضروبة في المسافة التي يقطعها الجسم أثناء تأثير هذه القوة.

في هذه الحالة، نحاول حساب مقدار القوة المؤثرة. علمنا من السؤال مقدار الشغل المبذول على الجسم. ولكننا لم نعلم مقدار المسافة التي قطعها الجسم. في هذه الحالة، الجسم هو عربة الأطفال. وعلمنا أيضًا السرعة التي تسير بها عربة الأطفال ومدة سيرها بهذه السرعة.

وعليه يمكننا تذكر أن السرعة تساوي المسافة المقطوعة مقسومة على الزمن المستغرق لقطع تلك المسافة. يمكننا إعادة ترتيب هذه المعادلة بضرب الطرفين في الزمن المستغرق ‪𝑡‬‏؛ بحيث يحذف الزمن من الطرف الأيمن. ويتبقى لدينا المسافة المقطوعة فقط. ومن ثم، فإن الزمن المستغرق مضروبًا في سرعة الجسم يساوي المسافة التي يقطعها الجسم.

يمكننا بعد ذلك أخذ هذه المعادلة والتعويض بها عن المسافة المقطوعة. وبهذا يصبح لدينا الشغل المبذول على عربة الأطفال يساوي القوة المؤثرة على العربة مضروبة في المسافة التي قطعتها العربة، التي علمنا أنها عبارة عن الزمن الذي تستغرقه عربة الأطفال لقطع هذه المسافة مضروبًا في سرعة العربة.

عند هذه النقطة، أصبح معلومًا لدينا جميع الكميات المذكورة في المعادلة باستثناء كمية واحدة. نعلم مقدار الشغل المبذول على عربة الأطفال، والزمن الذي تستغرقه العربة لقطع مسافة معينة، كما نعلم سرعة العربة. وما نريد حسابه هو القوة المؤثرة على عربة الأطفال.

لذا نحتاج فقط إلى إعادة ترتيب هذه المعادلة. يمكننا فعل ذلك بقسمة طرفي المعادلة على الزمن مضروبًا في السرعة؛ بحيث يحذف كل من الزمن والسرعة من الطرف الأيمن من المعادلة. كان بإمكاننا فعل الشيء ذاته بقسمة طرفي المعادلة على المسافة المقطوعة ثم التعويض عن المسافة بالزمن مضروبًا في السرعة. لكن لا تهم الطريقة التي سنتبعها ما دمنا سنحصل على الإجابة نفسها.

وبهذا يصبح لدينا الشغل المبذول مقسومًا على الزمن المستغرق مضروبًا في سرعة عربة الأطفال يساوي القوة المؤثرة على العربة. والآن يمكننا التعويض بالقيم التي لدينا. الشغل المبذول يساوي 36 جولًا، والزمن المستغرق يساوي 24 ثانية، والسرعة تساوي 0.25 متر لكل ثانية.

وبحساب قيمة الكسر في الطرف الأيسر، نحصل على قيمة مقدارها ستة. ولكن ستة ماذا؟ ما الوحدة؟ حسنًا، نحن نتعامل مع وحدات قياسية حتى الآن. على سبيل المثال، الشغل معطى لنا بوحدة الجول، وهي الوحدة القياسية للشغل، والزمن مقيس بالثواني، وهي أيضًا الوحدة القياسية للزمن، والسرعة مقيسة بالمتر لكل ثانية، وهي الوحدة القياسية للسرعة. لذا سنكتب إجابتنا النهائية بالوحدة القياسية، وهي النيوتن؛ لأنها الوحدة القياسية للقوة.

وهكذا نكون قد توصلنا إلى إجابتنا النهائية: متوسط القوة التي يؤثر بها جليس الأطفال على عربة الأطفال يساوي ستة نيوتن.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.