الشكل 1-4 - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 الشغل والطاقة

المفاهيم الأساسية

الشغل (W): هو حاصل ضرب القوة الثابتة المؤثرة في جسم في اتجاه حركته في إزاحة الجسم تحت تأثير هذه القوة. W = Fd

خريطة المفاهيم

```markmap

الفصل: الشغل والطاقة والآلات البسيطة

ما ستتعلمه

التمييز بين الشغل والقدرة

• وصف تأثير المحيط في تغيير طاقة النظام

الربط بين القوة والشغل

• تفسير كيف تقلل الآلات القوة اللازمة لإنجاز شغل

الأهمية

تسهيل المهام اليومية

• الآلات البسيطة والمركبة تجعل المهام سهلة

مثال: الدراجة الهوائية الجبلية

• تتيح تكييف القدرات الجسدية
• تؤثر بقوة وتوفر القدرة لصعود التلال ونزولها
• تجعل اجتياز التضاريس المنبسطة سريعاً وآمناً

فكر

• كيف تساعد الدراجة متعددة السرعات على القيادة بتضاريس مختلفة بجهد قليل؟

4-1 الطاقة والشغل

الأهداف

• تصف العلاقة بين الشغل والطاقة.
• تحسب الشغل.
• تحسب القدرة المستهلكة.

المفردات

• الشغل
• الطاقة
• الطاقة الحركية
• نظرية الشغل - الطاقة
• الجول
• القدرة
• الواط

اشتقاق مفهوم الشغل

• من قانون نيوتن الثاني ومعادلات الحركة
• المعادلة: 2ad = v_f^2 – v_i^2
• بالتعويض: Fd = \frac{1}{2}mv_f^2 - \frac{1}{2}mv_i^2
• الطرف الأيسر (Fd) هو الشغل (W)
• الطرف الأيمن يتعلق بالطاقة الحركية

تعريف الشغل

• الشغل: W = Fd
• يحدث عندما تؤثر قوة ثابتة (F) في جسم في اتجاه حركته، وتتحرك مسافة (d).
• معنى فيزيائي محدد (يختلف عن المعنى العام لكلمة "شغل").

```

نقاط مهمة

• يبذل الشغل عندما تؤثر قوة ثابتة في اتجاه حركة الجسم، ويتحرك الجسم مسافة معينة (كما في الشكل 1-4).
• اشتقاق معادلة الشغل (W = Fd) جاء من تطبيق قانون نيوتن الثاني على معادلات الحركة ذات التسارع الثابت.
• الشغل (Fd) في المعادلة Fd = \frac{1}{2}mv_f^2 - \frac{1}{2}mv_i^2 يصف التغير الذي يطرأ على النظام نتيجة تأثير القوة الخارجية.
• الطرف الآخر من المعادلة ( \frac{1}{2}mv^2 ) يصف خاصية مميزة للنظام مرتبطة بكتلته وسرعته، وهي الطاقة الحركية.

الشكل 1-4 يبذل شغل عندما تؤثر قوة ثابتة F في حقيبة كتب في اتجاه الحركة، وتتحرك الحقيبة مسافة d.

تذكر أن التغير في الزخم يكون نتيجة تأثير الدفع الذي يساوي حاصل ضرب متوسط القوة المؤثرة في جسم ما في زمن تأثير القوة. افترض أن جسما يتحرك مسافة معينة وهو واقع تحت تأثير قوة ما فيه، لابد أن الجسم سيتسارع بحسب العلاقة = a، وستزداد سرعته المتجهة؛ وذلك لأنه واقع تحت تأثير قوة محصلة . انظر إلى البيانات التي في الجدول 3-3 في كتاب فيزياء 1 المستوى الأول الفصل الثالث، الذي يتضمن مجموعة معادلات تصف العلاقات بين الموقع، والسرعة المتجهة والزمن للأجسام المتحركة بتسارع ثابت. واختر المعادلة التي تتضمن التسارع السرعة المتجهة والمسافة:

2ad = v² – v²

إذا استخدمت قانون نيوتن الثاني لتعويض Fm بدلاً من a، وضربت طرفي المعادلة في الحد ، فستحصل على المعادلة الآتية:

Fd=mv²-mv²

الشغل يصف الطرف الأيسر من المعادلة التغير الذي طرأ على النظام نتيجة تأثير الوسط الخارجي (المحيط). فقد أثرت القوة F في جسم ما، بينما كان هذا الجسم يتحرك مسافة d كما في الشكل 1-4. فإذا كانت F قوة ثابتة تؤثر في الاتجاه نفسه لحركة الجسم فإن الشغل W يكون حاصل ضرب القوة في إزاحة الجسم.

W = Fd

الشغل يساوي حاصل ضرب القوة الثابتة المؤثرة في جسم في اتجاه حركته في إزاحة الجسم تحت تأثير هذه القوة.

ربما استخدمت كلمة شغل لتعطي معاني أخرى غير هذا المعنى، فمثلاً تقول: إن جهاز الحاسوب يشتغل جيدًا، أو إن فهم الفيزياء يتطلب "شغلا" كثيرًا، أو إنك ستشتغل بدوام جزئي بعد انتهاء العمل في المدرسة. ولكن الشغل عند الفيزيائيين له معنى آخر أكثر تحديدًا.

تذكر أن Fd = - mu - - mu، وبإعادة كتابة هذه المعادلة مستخدمين W = Fd ينتج :

W=mv-mv²

فالطرف الأيمن للمعادلة يتضمن كتلة الجسم وسرعته بعد تأثير القوة وقبله، والكمية mu تصف خاصية مميزة للنظام.

الطاقة الحركية ما الخاصية المميزة للنظام التي تصفها الكمية mv ؟ إن المركبة الثقيلة التي تتحرك بسرعة كبيرة تستطيع تدمير الأجسام من حولها، كما أن كرة البيسبول ترتفع إلى مسافات عالية عند قذفها بسرعة كبيرة في الهواء ، أي أن امتلاك جسم ما لهذه الخاصية يمكنه من إحداث تغير في ذاته أو فيما يحيط به. وهذه الخاصية المتمثلة في قدرة الجسم على .

--- SECTION: الشكل 1-4 --- الشكل 1-4 يبذل شغل عندما تؤثر قوة ثابتة F في حقيبة كتب في اتجاه الحركة، وتتحرك الحقيبة مسافة d. تذكر أن التغير في الزخم يكون نتيجة تأثير الدفع الذي يساوي حاصل ضرب متوسط القوة المؤثرة في جسم ما في زمن تأثير القوة. افترض أن جسما يتحرك مسافة معينة وهو واقع تحت تأثير قوة ما فيه، لابد أن الجسم سيتسارع بحسب العلاقة = a، وستزداد سرعته المتجهة؛ وذلك لأنه واقع تحت تأثير قوة محصلة . انظر إلى البيانات التي في الجدول 3-3 في كتاب فيزياء 1 المستوى الأول الفصل الثالث، الذي يتضمن مجموعة معادلات تصف العلاقات بين الموقع، والسرعة المتجهة والزمن للأجسام المتحركة بتسارع ثابت. واختر المعادلة التي تتضمن التسارع السرعة المتجهة والمسافة: 2ad = v² – v² إذا استخدمت قانون نيوتن الثاني لتعويض Fm بدلاً من a، وضربت طرفي المعادلة في الحد ، فستحصل على المعادلة الآتية: Fd=mv²-mv² الشغل يصف الطرف الأيسر من المعادلة التغير الذي طرأ على النظام نتيجة تأثير الوسط الخارجي (المحيط). فقد أثرت القوة F في جسم ما، بينما كان هذا الجسم يتحرك مسافة d كما في الشكل 1-4. فإذا كانت F قوة ثابتة تؤثر في الاتجاه نفسه لحركة الجسم فإن الشغل W يكون حاصل ضرب القوة في إزاحة الجسم. --- SECTION: الشغل --- W = Fd الشغل يساوي حاصل ضرب القوة الثابتة المؤثرة في جسم في اتجاه حركته في إزاحة الجسم تحت تأثير هذه القوة. ربما استخدمت كلمة شغل لتعطي معاني أخرى غير هذا المعنى، فمثلاً تقول: إن جهاز الحاسوب يشتغل جيدًا، أو إن فهم الفيزياء يتطلب "شغلا" كثيرًا، أو إنك ستشتغل بدوام جزئي بعد انتهاء العمل في المدرسة. ولكن الشغل عند الفيزيائيين له معنى آخر أكثر تحديدًا. تذكر أن Fd = - mu - - mu، وبإعادة كتابة هذه المعادلة مستخدمين W = Fd ينتج : W=mv-mv² فالطرف الأيمن للمعادلة يتضمن كتلة الجسم وسرعته بعد تأثير القوة وقبله، والكمية mu تصف خاصية مميزة للنظام. --- SECTION: الطاقة الحركية --- الطاقة الحركية ما الخاصية المميزة للنظام التي تصفها الكمية mv ؟ إن المركبة الثقيلة التي تتحرك بسرعة كبيرة تستطيع تدمير الأجسام من حولها، كما أن كرة البيسبول ترتفع إلى مسافات عالية عند قذفها بسرعة كبيرة في الهواء ، أي أن امتلاك جسم ما لهذه الخاصية يمكنه من إحداث تغير في ذاته أو فيما يحيط به. وهذه الخاصية المتمثلة في قدرة الجسم على . --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: N/A Description: A diagram showing a force F acting on a bag moving a distance d. Data: N/A