يتضمن هذا البحث تفصيلًا حول الطاقة والشغل، حيث يهتم علم الفيزياء، المعروف أيضًا باسم علم الطبيعة، بدراسة مفاهيم أساسية مثل الكتلة والشغل والزمن والقوة والطاقة التي ترتبط بالحياة في الكون.
يهدف العلم الطبيعي إلى فهم كيفية عمل كل القوى الطبيعية الموجودة في الكون، وذلك من خلال دراسة جميع الظواهر الطبيعية وتحليلها ومعرفة القوى المؤثرة في حدوثها وصياغة القوانين العلمية التي تصف كيفية حدوثها بالإضافة إلى القدرة على التنبؤ بها في المستقبل.
وفي المقال التالي في موسوعة سنتناول موضوعاً عن تعريف القوة والشغل والطاقة والعلاقة بينهما.
بحث عن الطاقة والشغل
القوة
- تُعد القوة واحدة من أهم الكميات الأساسية في جميع العلوم الطبيعية بشكل عام وفي علم الفيزياء بشكل خاص.
- تعرف القوة بأنها العامل المؤثر الذي يسبب تغييرًا ملحوظًا في حالة الأجسام الحركية ويحدث ذلك عندما لا توجد أي قوة معاكسة لها في الاتجاه نفسه. وتعرف الحالة الحركية بأنها تغير وضع الجسم من حالة السكون إلى حالة الحركة أو العكس، ويمكن أيضًا تعريفها كاختلاف في معدل السرعة من السرعة إلى التباطؤ أو العكس.
- يرمز للقوة فيزيائياً بالرمز ” F “.
وحدة قياس القوة
- تشير القوة إلى الكميات الفيزيائية المتجهة التي يمكن تحديدها من حيث الاتجاه والمقدار، ويمكن قياسها بوحدة النيوتن (N)، حيث 1 نيوتن = 1 كجم/ثانية مربعة
أشكال القوة
- تتوفر القوة في الطبيعة على عدة أشكال مختلفة، بما في ذلك القوة التي نستخدمها لتحريك الأجسام، والقوة الكهربائية، والقوة المغناطيسية، وقوى الجذب، والقوة الاحتكاكية، والقوة النووية.
- لكل نوع من أنواع القوة معادلة رياضية يمكن استخدامها لتحديد قيمته، ولكن المعادلة (الكتلة × السرعة) = القوة هي الأشهر ويمكن تطبيقها على جميع أنواع القوة.
الشغل
- يرتبط العمل فيزيائياً بمقدار الطاقة التي يتم نقلها من وإلى أجسام مختلفة باستخدام كمية محددة من القوة.
- الشغل هو كمية فيزيائية تتعلق بالقوة وله قيمة قياسية، ويمكن تمثيله بعدة طرق مختلفة حسب الحالة التي يتحرك فيها الجسم في اتجاه ثابت.
- عند تطبيق القوة على جسم معين، يتحرك لمسافة معينة ويُسمى هذا المسافة (مقدار الإزاحة). أما إذا كانت القوة غير موازية لاتجاه حركة الجسم، فإن الشغل يحسب كمُنتج لنقطة التطبيق.
- يمكن تعريف الشغل بأنه الطاقة اللازمة لتحريك جسم ذو كتلة معينة لمسافة معينة، حيث ينتقل الشغل إلى هذا الجسم عند تحريكه.
وحدة قياس الشغل
- يمكن قياس العمل بالحاصل من ضرب فرق المسافة (التي تفصل بين نقطتي بدء وانتهاء حركة الجسم) أو الحجم (كتلة الجسم) × القوة المؤثرة على الجسم.
- يمكن أن يكون مقدار العمل سلبيًا للدلالة على الطاقة التي تم سلبها من الجسم، ويتم قياسه بوحدة الجول (1 نيوتن لكل متر واحد)
أشكال الشغل
- تتوفر الكثير من أشكال العمل في الطبيعة المحيطة بنا، مثل العمل الكهربائي والعمل الميكانيكي.
الطاقة
- تُعرف الطاقة على أنها القدرة على القيام بالعمل أو إنشاء الشغل، وتنص قوانين الطبيعة على أن الطاقة لا تُفنى ولا يمكن إنشاؤها من العدم، ولكن يمكن تحويل جميع أنواع الطاقة من شكل إلى آخر، مثل تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، وتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، وتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية.
وحدة قياس الطاقة
- وحدة قياس الطاقة هي نفسها وحدة قياس الشغل وهي الجول = (1 نيوتن لكل متر واحد)
أشكال الطاقة
- تُصنّف الطاقة إلى قسمين رئيسيين، وهما: طاقة الوضع وطاقة الحركة، وتتباين أشكال الطاقة بشكل عام بين العديد من الأنواع، مثل الطاقة الكهربائية، والطاقة الحرارية، والطاقة النووية، والطاقة الكيميائية، وطاقة الجاذبية الأرضية.
العلاقة المتبادلة بين القوة، الشغل، الطاقة
هناك علاقة وثيقة تجمع بين المفاهيم الثلاثة للقوة والعمل والطاقة، وذلك من خلال التفسير التالي:
القوة هي المحرك الرئيسي لجميع الأجسام الموجودة في الكون، وعندما تؤثر قوة ما على جسم معين، فإنها تسبب حركته في اتجاه ما، أي أنها تؤدي إلى إتمام مقدار من الشغل على هذا الجسم.
في حالة عدم وجود قوة تؤثر على جسم ما، فإنه لن يتحرك وبالتالي لن يتم إنتاج الشغل. إن الطاقة التي تخزن في الجسم نتيجة حالته الثابتة ستكون مساوية للشغل الذي يتم بذله على الجسم، وستتغير هذه الطاقة بتغير كمية الشغل المبذولة على الجسم .
