Toolyard

الشغل والطاقة والقدرة: دليل دراسة

الأفكار الأساسية

تغنينا طرائق الطاقة عن تتبّع القوى لحظة بلحظة. شغل محصلة القوى يساوي التغير في الطاقة الحركية، وحين تؤثر قوى محافظة فقط تبقى الطاقة الميكانيكية الكلية ثابتة.

  • الشغل هو W = Fd cos θ حيث θ الزاوية بين القوة والإزاحة. القوة العمودية على الحركة لا تبذل شغلاً.
  • الطاقة الحركية ½mv²، وطاقة الوضع الثقالية قرب الأرض mgh، والنابض يخزّن ½kx².
  • القدرة هي معدل بذل الشغل: P = W ÷ t، أو P = Fv لقوة باتجاه السرعة.
  • الاحتكاك وغيره من القوى غير المحافظة يسحب الطاقة الميكانيكية من المنظومة على هيئة حرارة، لذا أدخل شغلها في الحساب.

المعادلات الأساسية

  • W = Fd cos θ
  • KE = ½mv²
  • PE = mgh
  • PE = ½kx²
  • P = W ÷ t = Fv
  • W_net = ΔKE

مثال محلول

تُترك كرة كتلتها 2.0 kg لتسقط من ارتفاع 5.0 m (g = 9.8 m/s²). طاقة الوضع المفقودة mgh = 2.0 × 9.8 × 5.0 = 98 J وتتحول إلى طاقة حركية. من ½mv² = 98 J نحصل على v = √(2 × 98 ÷ 2.0) = 9.9 m/s. تُحذف الكتلة، فيكون v = √(2gh) لأي كرة.

أخطاء شائعة

  • استعمال القوة كاملة في W = Fd رغم أنها تصنع زاوية مع الإزاحة.
  • نسيان أن الطاقة الحركية تتناسب مع مربع السرعة: مضاعفة السرعة تضاعف الطاقة أربع مرات.
  • الخلط بين الطاقة المقاسة بالجول والقدرة المقاسة بالواط.

تدرّب

اختبر نفسك بأسئلة تدريبية في هذا الموضوع: الشغل والطاقة والقدرة

أدوات هذا الدليل

مزيد من الأدلة

قانون سنل والانكسار والانعكاس الكلي الداخليشرح المدارات الذرية: s وp وd وfكيف يعمل الرحلان الكهربائي في الهلام وكيف تقرأ هلام DNAشرح أطوار القمر والمد والجزر والكسوفالتوزيع ذو الحدين وجرس غاوس ولوح غالتونشرح دوائر التوالي والتوازيكيف تعمل المحاليل المنظِّمة: معادلة هندرسون-هاسلبالخ والسعة المنظِّمةالانقسام المتساوي والاختزالي: المراحل والعبور وعدم الانفصالكيف يعمل الاحتباس الحراريشرح متسلسلات فورييه: بناء الموجات من الجيوبشرح مبدأ برنولي: الاستمرارية ومقاييس فنتوري والاحتكاك في الأنابيبكيف يعمل الحث الكهرومغناطيسي: قانون فاراداي وقانون لنز والمولدات والمحولاتكيف تعمل الكروماتوغرافيا: قيم Rf والأعمدة والفصلشرح قانون بير-لامبرت: الامتصاصية والمطيافات الضوئية ومنحنيات المعايرةكيف يعمل تخليق البروتين: النسخ والترجمة والطفراتالبناء الضوئي وعوامله المحددة: الضوء وثاني أكسيد الكربون والحرارةدورات المفترس والفريسة: معادلات لوتكا-فولتيرانماذج الأوبئة SIR وSEIR: R₀ ومناعة القطيع وتسطيح المنحنىدورة حياة النجم ومخطط هرتزشبرونغ-راسلالشبكات البلورية وخلايا الوحدة وحيود الأشعة السينيةبنية الخلية والعُضيّات: دليل دراسةالأغشية والنقل: دليل دراسةالخلايا والنقل: دليل دراسةالتنفس والتمثيل الضوئي: دليل دراسةدورة الخلية والانقسام الاختزالي: دليل دراسةالتعبير الجيني وتخليق البروتين: دليل دراسةالتطور والانتقاء الطبيعي: دليل دراسةعلم البيئة وتدفق الطاقة: دليل دراسةفسيولوجيا الإنسان: دليل دراسةالأعصاب والعضلات: دليل دراسةعلم النبات: دليل دراسةالمناعة وعلم الأوبئة: دليل دراسةالإنزيمات والبروتينات: دليل دراسةالتقنية الحيوية والطرق الجزيئية: دليل دراسةنمو الكائنات الدقيقة وعدّها: دليل دراسةبنية الذرة والضوء: دليل دراسةحركية التفاعلات: دليل دراسةالاتزان الكيميائي: دليل دراسةالطاقة الحرة والتلقائية: دليل دراسةالاحتمالات والتوزيعات: دليل دراسةالمدارات وضوء النجوم: دليل دراسةالزلازل والصفائح والتأريخ: دليل دراسةالتسمية (تسمية المركبات): دليل دراسةالمجموعات الوظيفية: دليل دراسةالبنية والترابط: دليل دراسةالهيدروكربونات: الألكانات والألكينات والألكاينات: دليل دراسةالكحولات والفينولات والإيثرات: دليل دراسةالألدهيدات والكيتونات: دليل دراسةالأحماض الكربوكسيلية ومشتقاتها: دليل دراسةالأمينات: دليل دراسةالمركبات الأروماتية: دليل دراسةالكيمياء الفراغية: دليل دراسةالاستبدال والحذف وأيونات الكربونيوم: دليل دراسةالخواص الفيزيائية والحموضة: دليل دراسةمطيافية الرنين النووي المغناطيسي وتحت الحمراء: دليل دراسةتقنيات المختبر: دليل دراسةعلم الحركة: دليل دراسةالحث الكهرومغناطيسي: دليل دراسةالفيزياء الحديثة: دليل دراسةحركة المقذوفات: دليل دراسةالزخم والتصادمات: دليل دراسةالحركة الدائرية والجاذبية: دليل دراسةالاهتزازات: دليل دراسةالموائع: دليل دراسةالموجات والصوت: دليل دراسةالبصريات: دليل دراسةالكهرباء الساكنة: دليل دراسةالمغناطيسية: دليل دراسة