بحث عن الشغل والطاقة والالات البسيطة

يتم التحدث في الفيزياء عن بداية القوة في العمل، ويحدث انتقال نقطة تطبيق القوة في اتجاه القوة، وهذا يتم حسابه من خلال قانون (W = F x d) ويتم قياسه بالجول. كما يتم نقل الطاقة من مكان إلى آخر أو تحويلها من شكل واحد إلى آخر في الفيزياء، ويتم تحديد كمية الطاقة المنقولة لكل وحدة زمنية بدون تحديد اتجاه لها، وهي كمية قياسية، وفي النظام الدولي للوحدات، وحدة الطاقة هي الجول في الثانية (J / s) وهي معروفة باسم وات تكريما لجيمس وات، الذي كان مطورا للمحرك البخاري في القرن الثامن عشر .

نظرية الطاقة والعمل

ينص مبدأ العمل والطاقة الحركية – المعروف أيضًا باسم مبدأ العمل والطاقة – على أن العمل الذي تؤديه جميع القوى المؤثرة على جسم (القوة الناتجة) يساوي التغير في الطاقة الحركية للجسم: العمل = ΔKE.

ما هي الآلات البسيطة

تسهم الآلات البسيطة في تسهيل العمل من خلال تغيير أو تقليل أو توجيه القوة. الصيغة العلمية للعمل هي w = f x d، أي أن العمل يتناسب مع ضرب القوة في المسافة. لا يمكن للآلات البسيطة تغيير حجم العمل المنجز، لكنها يمكنها تخفيض قوة الجهد المطلوبة للقيام بالعمل. فيما يتعلق بالمنحدرات والرافعات، يتطلب القيام بنفس العمل مجهودا أقل (قوة الجهد) بسبب زيادة المسافة. باستخدام الآلات البسيطة، كان المصريون قادرين على بناء الأهرامات، وتقلل الطائرات المائلة من كمية القوة المطلوبة مع زيادة المسافة. يمكن للشخص دفع جسم على سطح مائل لرفعه إلى ارتفاع h بقوة أقل من وزن الجسم .

قوة المقاومة Fr = mg ، وزن الجسم يستغرق العمل (Fxd = mgh) للتغلب على قوة المقاومة هذه ورفع الجسم إلى الارتفاع h من خلال العمل على ذلك نحن نعطيها الجاذبية الطاقة المحتملة MG من خلال استخدام القوة (الجهد) لدفع الجسم إلى الأعلى، فإننا نقوم بنفس العمل في حالة الاحتكاك المثالية، وحتى وضع العمل يساوي FeL = Frh ، نصل إلى الميزة الميكانيكية المثالية Fr / Fe = L / h أو Din / Dout، وطريقة أخرى للانحدار هي فقط لحساب مقدار القوة المطلوبة لدفع الجسم إلى أعلى منحدر بدون احتكاك، وإذا تم حل القوى كما هو الحال في مشكلة الانحدار القياسية، ستجد أن القوة المطلوبة هي Fe = mgsinθ = mgh / L = Fr (h / L) .

حساب المعادلة AMA

يتم حساب AMA عن طريق قوة المقاومة المقسومة على قوة الجهد، وتتمثل قوة المقاومة في وزن الجسم الذي يتم نقله. وتشير مصادر أخرى إلى قوة الإخراج وقوة الإدخال ، وتكون قوة الإدخال هي نفس قوة الجهد المطلوب لتحريك الجسم باستخدام الجهاز. تعتبر هذه المعادلة لـ AMA هي نفسها للرافعات والأسطح المائلة، ويعمل الرافعة على تسهيل العمل من خلال تخفيض القوة المطلوبة لنقل الحمل عن طريق زيادة المسافة .

ما هي آلة A Lever

هي آلة بسيطة تتألف من قضيب صلب يدور حول نقطة ثابتة تسمى نقطة ارتكاز. تعمل الرافعة على تسهيل العمل عن طريق تقليل القوة المطلوبة لتحريك الجسم. لتقليل هذه القوة، يجب زيادة المسافة التي يتم فيها تطبيق القوة. ولزيادة هذه المسافة، يجب أن يكون الحمل الذي يراد نقله قريبا من نقطة الارتكاز، ويجب تطبيق القوة بعيدا عن نقطة الارتكاز. الأرجوحة هي مثال شائع على الرافعة، حيث يعتبر الكوع نقطة الارتكاز والعضلات تطبق القوة. يمكن حساب إيما (IMA) للرافعة عن طريق قسمة طول ذراع الرافعة من نقطة الارتكاز إلى القوة (الجهد) على طول ذراع الرافعة من نقطة الارتكاز إلى الحمولة. هناك أيضا طريقة أخرى تعتمد على فرق الجهد / المسافة الجهد. وهناك طريقة أخرى تستخدم طول الذراع / طول ذراع الإدخال = IMA، وهذا ينطبق على الطائرات المائلة أيضا. يعتبر الحمل المراد نقله قوة المقاومة، والجهد هو القوة التي تطبق لتحريك الحمولة في الجانب الآخر من نقطة الارتكاز. لذلك، القوة = الجهد، والمقاومة = الحمل = النات .

تأثير القيام بالعمل

1- يمنح إعطاء الكائن القدرة على إحداث تغيير في نفسه أو في محيطه .

2- يعطي طاقة للكائن .

3- نقل الطاقة بالوسائل الميكانيكية .

4- القوة .

السلطة هي معدل القيام بالعمل، وهي معدل نقل الطاقة .

يتم قياس العمل بالواط أو جول/ثانية، P = W / t = Fd / t = Fvavg. وحصان القوة هو وحدة قديمة للقوة، حيث 1 حصان يعادل 746 واط. ونظرا لنظرية العمل – الطاقة، يتغير العمل الصافي بمقدار التغير في الطاقة الحركية، حيث العمل الصافي = ½ mv2f – ½mv2. وهذا يسمح لنا بتفسير الطاقة الحركية على أنها العمل الذي يمكن للكائن أن يقوم به عند الراحة، أو كمية الطاقة المخزنة في الجسم. على سبيل المثال، عندما يقوم شخص بوضع مسمار باستخدام مطرقة متحركة، فإن المطرقة تحتوي على طاقة حركية، وبالتالي يمكن للمطرقة أن تعمل على إدخال المسمار. جزء من هذه الطاقة يستخدمه الظفر لدفع المسمار، في حين يتحول جزء آخر إلى حرارة في الظفر والمطرقة .

الآلات

تعمل الآلة على تخفيف الحمل عن طريق تغيير حجم أو اتجاه القوة المطبقة، ولكنها لا تغير مقدار العمل المنجز. يكون العمل الناتج دائما أقل من العمل المدخل بسبب الخسائر الناتجة عن التسخين الاحتكاكي. القوة التي يمارسها الشخص على الآلة تعرف بـ”Fe”، والقوة التي يمارسها الآلة تعرف بـ”Fr”، ونسبة القوة المقاومة إلى القوة المطبقة تعرف بالميزة الميكانيكية الفعلية “Ma”. إذا كانت قيمة “Ma” أكبر من 1، فإنها تزيد من القوة المطبقة. نسبة مسافة الجهد “de” إلى مسافة المقاومة “dr” تعرف بالميزة الميكانيكية المثالية “IMA”. يتم تعريف الكفاءة على أنها نسبة العمل المخرج إلى العمل الداخل، وعادة ما يعبر عنها كنسبة مئوية .

الماكينات البسيطة

عند ربط أجهزة بسيطة اثنين أو أكثر معا بحيث تصبح قوة المقاومة لجهاز واحد مساوية لقوة جهد الجهاز الآخر، يعرف هذا بآلة مركبة، والميزة الميكانيكية للآلة المركبة هي نتيجة المزايا الميكانيكية للأجهزة البسيطة التي تم استخدامها في صنعها .