فيديو: الشغل، والطاقة، والقدرة للإنسان

إزالة الثلوج يُمكِن أن تكون مُرهِقة جدًّا؛ لأن الأذرع كفاءتها تكون منخفضة في هذا النشاط. افترِض أن شخصًا ما يُزيل الثلوج من ممر ويحرق السعرات الحرارية بمُعدَّل 800W وأن %4.0 فقط من هذه الطاقة تُستهلَك بواسطة الذراعين. ما مقدار القدرة المستفادة الناتجة؟ ما مقدار الوقت المُستغرَق في رفع 3000kg من الثلج لمسافة 1.20m؟ (قد تكون هذه كمية ثلوج ثقيلة على مسافة 20m من الممر) وضِّح إجابتك بالدقيقة لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

٠٣:٣٥

‏نسخة الفيديو النصية

إزالة الثلوج يمكن أن تكون مرهقة جدًّا؛ لأن الأذرع كفاءتها تكون منخفضة في هذا النشاط. افترض أن شخصًا ما يزيل الثلوج من ممرّ، ويحرق السعرات الحرارية بمعدّل تمنمية وات. وأن أربعة في المية فقط من هذه الطاقة تُستهلَك بواسطة الذراعين. ما مقدار القدرة المستفادة الناتجة؟ ما مقدار الوقت المستغرَق في رفع تلات آلاف كيلوجرام من الثلج لمسافة واحد وعشرين من المية متر؟ قد تكون هذه كمّيّة ثلوج ثقيلة على مسافة عشرين متر من الممرّ. وضّح إجابتك بالدقيقة لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

فعملية إزالة الثلج دي هي عملية مرهقة جدًّا، وبتحرق سعرات حرارية بمعدّل تمنمية وات. فنقدر من هنا نقول: إن الشخص بيستهلك السعرات الحرارية اللي داخلة له بقدرة بتساوي تمنمية وات. وكفاءة عملية إزالة الثلوج دي قليّلة جدًّا لدرجة إنها أربعة في المية بس. فده معناه إن القدرة المستفادة من العملية دي هي أربعة في المية بس من القدرة اللي بيستهلكها الشخص ده. فنقدر كده نقول: إن القدرة المستفادة وخارجة من الشخص ده بتساوي القدرة اللي هو بيحرقها، اللي هي القدرة اللي داخلة له، مضروبة في أربعة في المية.

فنقدر كده نقول: إن القدرة المستفادة من العملية دي بتساوي معدّل استهلاك السعرات الحرارية مضروبة في أربعة في المية. والأربعة في المية دي يعني كأننا بنضرب الرقم في أربعة على مية. وده هيدّينا إن القدرة المستفادة من عملية إزالة الثلوج دي بتساوي اتنين وتلاتين وات.

وبكده نبقى جِبنا أول مطلوب، وهو مقدار القدرة المستفادة. أمَّا بالنسبة لتاني مطلوب، فإحنا لو شِلنا التلج من على ممرّ بطول عشرين متر، هنلاقي نفسنا شِلنا تلج كتلته كلها بتساوي تلات آلاف كيلوجرام. فلو إحنا بنرفع التلج ده مسافة واحد واتنين من العشرة متر، محتاجين نعرف الزمن اللي هناخده علشان نرفع التلج ده. فبما إن تعريف القدرة هو الشغل على الزمن، فإحنا ممكن نجيب الزمن بإننا نضرب طرفين المعادلة في 𝑡 على 𝑡. فنقدر نقول: إن الزمن بيساوي الشغل على القدرة.

وناخد بالنا إن إحنا القدرة اللي هنعوّض بيها هنا هي القدرة المستفادة؛ لأن هي دي القدرة اللي هنستفيد بيها بإننا نرفع التلج. ففاضِل لنا كده، علشان نجيب الزمن، إن إحنا نعرف الشغل المطلوب عشان نرفع كمّيّة التلج دي. والشغل اللي بنبذله على جسم بيساوي التغيّر في طاقة حركة الجسم زائد التغيّر في طاقة وضع الجسم. وبما إن التلج بيبتدي من سكون، وبعدين بعد ما بنرفعه بنسيبه وبيوصل لسكون، فنقدر نقول: إن التغيّر في طاقة الحركة بيساوي صفر. أمَّا التغيّر في طاقة الوضع، فهو بيساوي الكتلة في عجلة الجاذبية في الارتفاع. وممكن هنا نعوّض بالقيم ونطلّع إن التغيّر في طاقة الوضع بيساوي تلات آلاف كيلوجرام في تسعة وتمنية من العشرة متر على الثانية تربيع في واحد واتنين من العشرة متر.

وبكده نبقى جِبنا التغيّر في طاقة الوضع، اللي هو بيساوي الشغل. وممكن نعوّض بيه المعادلة بتاعة الزمن. فهنلاقي إن الزمن بيطلع لنا بيساوي تلات آلاف كيلوجرام في تسعة وتمنية من العشرة متر على الثانية تربيع في واحد واتنين من العشرة متر، على اتنين وتلاتين وات. والوات بتساوي جول على ثانية. ولو جمّعنا الوحدات اللي موجودة في البسط، هنلاقي إن همّ كيلوجرام متر تربيع على الثانية تربيع. والوحدة دي بتساوي الجول، فنقدر كده نعوّض مكانها بالجول؛ علشان نعرف نختصر الجول مع الجول. ولمّا نحسب الأرقام دي، هنلاقي إن الزمن بيساوي ألف مية واتنين ثانية. ولكن المطلوب منّنا إن إحنا نجيب الزمن بالدقيقة. فلو عوّضنا مكان الثانية بواحد على ستين دقيقة، هنقدر نطلّع إن الزمن بيساوي تمنتاشر وأربعة من العشرة دقيقة.

وبكده نبقى عرفنا نطلّع المطلوب التاني، وهو الزمن اللي هنستغرقه علشان نرفع تلات آلاف كيلوجرام من التلج.

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