قانون الشغل في الفيزياء وأمثلة عليه

العديد من الطلاب يبحثون على قانون الشغل في الفيزياء كما أن قانون الشغل في الفيزياء هو القوة الخارجية التي يتم استخدامها في إزاحة الجسم، ويعتبر هذا القانون من أهم القوانين في الفيزياء، ومن خلال مقالنا سوف نعرض قانون الشغل في الفيزياء و أمثلة عليها.

قانون الشغل في الفيزياء

الشغل في الفيزياء عبارة عن القوة الخارجية التي تكون مستخدمة لإزالة جسم ما، الشغل يكون كمية قياسية تنتج عن حاصل ضرب الكميتين متجهتين وهما الازاحة التي تكون ناتجة عن تحريك الجسم والقوة الخارجية المؤثرة على الجسم، كما يقاس الشغل في النظام الدولي للوحدات بوحدة الجول وممكن أن يتم تمثيل هذه العلاقة بالصيغة الرياضية التي سوف نعرض عنها فيما يلي:

الشغل = القوة المؤثرة على الجسم × الإزاحة

يتم استخدام هذا القانون إذا كانت الإزاحة في نفس اتجاه القوة المؤثرة على الجسم والزاوية بينهما تساوي صفر في حالة إذا كانت الزاوية بين الازاحة والقوة لا تساوي صفر يصبح قانون الشغل مثل ما نعرض عنه فيما يلي:

الشغل = القوة المؤثرة على الجسم × الإزاحة × جتا (الزاوية بين القوة والإزاحة)

وبالرموز:

ش = ق × ف × جتاθ

وبالإنجليزية:

W = F.d.cos θ

حيث إن:

ش (W): الشغل التي يكون مبذول على الجسم، ويُقاس بوحدة نيوتن.م (جول).

ق (F): القوة الخارجية التي تكون مؤثرة على الجسم، ويقاس بوحدة نيوتن.

ف (d): إزاحة الجسم الناتجة من الشغل المبذول، يتم قياسها بوحدة م.

θ: هي الزاوية بين القوة المؤثرة وإزاحة الجسم.

انواع قانون الشغل في الفيزياء

يختلف نوع الشغل اعتماد على الزاوية التي تكون بين القوة الخارجية المؤثرة والإزاحة وتوجد ثلاث أنواع رئيسية سوف نعرض عنها فيما يلي:

• الشغل الصفري

في حالة إذا كانت القوة المؤثرة على الجسم كانت عمودية على إزاحة الجسم ذلك يعني أن الزاوية بينهما تساوي 90 درجة، وذلك يعني أن الشغل المبذول على الجسم يعني صفر.

• الشغل السلبي

إذا كانت القوة التي تؤثر على الجسم في اتجاه معاكس لاتجاه إزاحة الجسم الزاوية بينهما سوف تساوي 180 درجة، وبالتالي فإن الشغل المبذول على الجسم سوف يكون سالب.

• الشغل الإيجابي

القوة المؤثرة على الجسم في نفس اتجاه إزاحة الجسم ذلك يعني أن الزاوية بينهما تساوي صفر وبالتالي الشغل التي يكون مبذول على الجسم يكون موجبا.

امثلة على قانون الشغل في الفيزياء

سوف نعرض بعض الأمثلة فيما يلي:

ايجاد الشغل الإيجابي التي يكون مبذول على الجسم

احسب الشغل التي يكون مبذول على الجسم في حالة إذا أثرت عليه قوة خارجية وكان مقدارها 12.3 نيوتن وازاحته مسافة في نفس اتجاه القوة تساوي 3.7م.

الحل:

اكتب المعطيات:

القوة المؤثرة = 12.3 نيوتن

الإزاحة = 3.7 م.

الزاوية بين الإزاحة والقوة = 0 لأنّهما في نفس الاتجاه

عوض المعطيات في قانون الشغل على النحو الآتي:

الشغل = القوة المؤثرة على الجسم × الإزاحة × جتا(الزاوية بين القوة والإزاحة)

الشغل = 12.3 × 3.7 × جتا 0

الشغل = 12.3 × 3.7 × 1

الشغل = 45.51 نيوتن.م (جول)

ايجاد الشغل السلبي المبذول على الجسم

الشغل المبذول على الجسم إذا أثرت عليه قوة خارجية يكون مقدارها 74.8 نيوتن وازاحته مسافة عكس اتجاه القوة تساوي 25.77م.

الحل:

اكتب المعطيات:

القوة المؤثرة = 74.8 نيوتن

الإزاحة = 25.77 م.

الزاوية بين الإزاحة والقوة = 180 لأنّهما عكس اتجاه بعضهما البعض.

عوض المعطيات في قانون الشغل على النحو الآتي:

الشغل = القوة المؤثرة على الجسم × الإزاحة × جتا (الزاوية بين القوة والإزاحة)

الشغل = 74.8 × 25.77 × جتا 180 الشغل = 74.8 × 25.77 × 1-

الشغل = 1927.596- نيوتن.م (جول)

في نهاية المقال لقد عرضنا قانون الشغل في الفيزياء، كما عرضنا أيضا عن أنواع قانون الشغل في الفيزياء، وايضا عن امثلة على قانون الشغل في الفيزياء، وعن انواع الشغل المبذول.