فيديو: الشغل: التعريف العلمي

يريد شخص إطلاق قطعة بطاطا كتلتها 2.0kg باستخدام مدفع بطاطا. طول المدفع 1.5m ومُصوَّب بزاوية 30 درجة على الأفقي. يبذل المدفع قوة مقدارها 50N على قطعة البطاطا. ما مقدار طاقة حركة قطعة البطاطا عندما تُغادِر فوَّهة مدفع البطاطا؟

٠٣:٠٧

‏نسخة الفيديو النصية

يريد شخص إطلاق قطعة بطاطا كتلتها اتنين كيلوجرام باستخدام مدفع بطاطا. طول المدفع واحد وخمسة من العشرة متر. ومصوّب بزاوية تلاتين درجة على الأفقي. يبذل المدفع قوّة مقدارها خمسين نيوتن على قطعة البطاطا. ما مقدار طاقة حركة قطعة البطاطا عندما تغادر فوّهة مدفع البطاطا؟

فإحنا عندنا قطعة بطاطا كتلتها اتنين كيلوجرام. محطوطة في مدفع بطاطا طوله واحد ونصّ متر. والمدفع ده عامل زاوية مع الأفقي بتساوي تلاتين درجة. والمدفع هيأثّر على البطاطا بقوّة بتساوي خمسين نيوتن. فقطعة البطاطا هتكتسب طاقة حركة بعد ما كانت في سكون لحدّ ما تخرج من فوّهة المدفع بطاقة حركة معيّنة. والمطلوب منّنا إن إحنا نعرف طاقة الحركة بتاعة البطاطا وهي خارجة من فوّهة المدفع. وعلشان نجيب طاقة الحركة دي، هنستخدم قانون بقاء الطاقة، اللي بيقول: إن الشغل المبذول من قوّة معيّنة هيتحوّل كلّه لتغيّر في طاقة الحركة وتغيّر في طاقة الوضع.

فعلشان نجيب التغيّر في طاقة الحركة، هنطرح من طرفين المعادلة التغيّر في طاقة الوضع. فهنلاقي إن التغيّر في طاقة الحركة بيساوي الشغل المبذول من القوة ناقص التغيّر في طاقة الوضع. فلو بصّينا على التغيّر في طاقة الحركة، هنلاقيه بيساوي طاقة الحركة النهائية ناقص طاقة الحركة الابتدائية. وبما إن البطاطا كانت في وضع سكون في الأول، فطاقة الحركة الابتدائية بصفر. أمَّا بالنسبة للشغل المبذول بين القوة، فهو بيساوي القوة مضروب في المسافة اللي فضلت تأثّر فيها القوة دي. اللي هي في حالتنا هنا طول مسافة المدفع. فنقدر كده نقول: إن الشغل المبذول من القوّة بيساوي الخمسين نيوتن مضروبة في واحد ونصّ متر.

أمَّا بالنسبة بقى لآخر حاجة، وهي التغيّر في طاقة الوضع، فهي عبارة عن الكتلة في عجلة الجاذبية في الارتفاع النهائي، ناقص الكتلة في عجلة الجاذبية في الارتفاع الابتدائي. فلو اعتبرنا إن الارتفاع الابتدائي كان هو المرجع بتاعنا، فنقدر نقول: إن الارتفاع الابتدائي كان بصفر، وإن الارتفاع ℎ 𝑓 هو الارتفاع الرأسي ده. فلو بصّينا في المثلث ده، هنلاقي إن sin تلاتين، اللي هي الزاوية دي، بتساوي المقابل على الوتر. فلو ضربنا طرفين المعادلة في واحد ونصّ متر، هنلاقي إن الـ ℎ 𝑓 بتساوي واحد ونصّ متر في sin تلاتين درجة. فلمّا نعوّض بالـ ℎ 𝑓 في المعادلة بتاعة التغيّر في طاقة الوضع. هنلاقي إن طاقة الوضع بتساوي اتنين كيلوجرام في تسعة وتمنية من العشرة متر على الثانية تربيع، اللي هي عجلة الجاذبية، في واحد ونصّ متر، في sin تلاتين درجة.

ونقدر دلوقتي نعوّض بالمعادلة بتاعة التغيّر في طاقة الوضع والشغل المبذول من القوّة في المعادلة بتاعة طاقة الحركة. فهنطلّع إن طاقة الحركة بتساوي خمسين نيوتن في واحد ونصّ متر، ناقص اتنين كيلوجرام في تسعة وتمنية من العشرة متر على الثانية تربيع، في واحد ونصّ متر، في sin تلاتين درجة.

وناخد بالنا إن حاصل ضرب النيوتن في المتر هيدّينا جول. وإن حاصل ضرب كيلوجرام في متر تربيع مقسوم على الثانية تربيع هيدّينا برضو جول. فده معناه إن القيمة اللي هتطلع هتبقى وحدتها بالجول. ولمّا نحسب الأرقام، هنلاقي إن طاقة الحركة تقريبًا بتساوي ستين جول.

وبكده نبقى عرفنا نطلّع طاقة الحركة النهائية لقطعة البطاطا اللي خارجة من مدفع البطاطا.

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