فيديو السؤال: حساب القوة التي تبذل مقدارًا معطى من الشغل الفيزياء

نسخة الفيديو النصية

تبذل قوة شغلًا مقداره 480 جول عند دفع جسم مسافة 32 مترًا. ما مقدار هذه القوة؟

في هذا السؤال، لدينا جسم سنرسمه على صورة هذا الصندوق هنا. علمنا من المعطيات أن هناك قوة تؤثر على الجسم مما يتسبب في تحركه مسافة 32 مترًا. سنفترض أن هذه القوة تؤثر في اتجاه اليمين، وسنشير إليها بالرمز ‪𝐹‬‏. وبما أن هذه القوة تتسبب في تحرك الجسم إلى اليمين، فيمكننا رسمه في موضعه الجديد هنا، والذي يبعد مسافة 32 مترًا عن موضع البداية. وقد أشرنا إلى هذه المسافة بالرمز ‪𝑑‬‏. يخبرنا السؤال أيضًا أن الشغل الذي تبذله هذه القوة يساوي 480 جول. وسنشير إلى هذا الشغل المبذول بالرمز ‪𝑊‬‏.

مطلوب منا إيجاد مقدار القوة، أي قيمة الكمية التي أشرنا إليها بالرمز ‪𝐹‬‏. لفعل ذلك، نسترجع أن الشغل المبذول على جسم بواسطة قوة ما يساوي مقدار هذه القوة مضروبًا في المسافة التي يقطعها الجسم. يمكننا أيضًا كتابة هذه المعادلة بدلالة الرموز ليصبح الشغل المبذول ‪𝑊‬‏ يساوي القوة ‪𝐹‬‏ مضروبة في المسافة ‪𝑑‬‏. في هذه الحالة، نعلم قيمة الشغل المبذول، ونعلم المسافة التي قطعها الجسم. الكمية التي لا نعلمها ونحاول إيجادها هي قيمة القوة ‪𝐹‬‏. ومن ثم، علينا إعادة ترتيب هذه المعادلة لتصبح ‪𝐹‬‏ في طرف بمفردها.

لفعل ذلك، نقسم طرفي المعادلة على المسافة ‪𝑑‬‏. في الطرف الأيمن، يحذف ‪𝑑‬‏ في البسط مع ‪𝑑‬‏ في المقام. هكذا، يصبح لدينا معادلة تنص على أن ‪𝑊‬‏ مقسومًا على ‪𝑑‬‏ يساوي ‪𝐹‬‏. وبالطبع، يمكننا أيضًا عكس هذه المعادلة لتصبح القوة ‪𝐹‬‏ تساوي الشغل المبذول ‪𝑊‬‏ مقسومًا على المسافة ‪𝑑‬‏.

الآن، كل ما علينا فعله هو التعويض بقيمتي الكميتين ‪𝑊‬‏ و‪𝑑‬‏ في هذه المعادلة لحساب قيمة القوة ‪𝐹‬‏. وعندما نفعل ذلك، تصبح المعادلة لدينا ‪𝐹‬‏ تساوي 480 جول، وهي قيمة ‪𝑊‬‏، مقسومًا على 32 مترًا، وهي قيمة ‪𝑑‬‏. يمكننا ملاحظة أن الشغل المبذول معطى بوحدة الجول، وهي الوحدة الأساسية للطاقة في النظام الدولي للوحدات. والمسافة معطاة بوحدة المتر، وهي الوحدة الأساسية للمسافة في النظام الدولي للوحدات. هذا يعني أن القوة التي سنحصل عليها من هذه المعادلة ستكون بالوحدة الأساسية للقوة في النظام الدولي للوحدات، وهي النيوتن. بإيجاد قيمة هذا المقدار، نحصل على ناتج يساوي 15 نيوتن.

وعليه، فإن إجابة هذا السؤال هي أن مقدار القوة المؤثرة على الجسم يساوي 15 نيوتن.