كيف تحدد العمل؟ Formula, examples, and Aptitude Test Practice

إذا بحثت "كيف تحدد العمل" ربما تريد طريقة واضحة لحساب العمل في الفيزياء والإجابة القصيرة هي أن العمل يعتمد على القوة والتشريد والزاوية بينهما. في أبسط حالة، العمل يساوي مسافة القوة وفي مشاكل حقيقية، تحتاج أيضا إلى أن تسأل عما إذا كانت القوة تشير في نفس الاتجاه إلى الاقتراح، أو ضد الاقتراح، أو إلى جانب آخر. ويشرح هذا الدليل الصيغ الرئيسية، والأمثلة المشتركة، والاحتكاك، واستخدام الكيمياء، وكيفية الربط بين هذه المسائل الممارسة المنظمة للاختيار للتفكير الميكانيكي والرقمي

ما يعنيه العمل في الفيزياء

In physics, work is energy transferred when a force moves an object through a displacement. إن ضغطت على الصندوق وتحركت في الاتجاه الذي تدفعه، فإن قوتك تعمل بشكل إيجابي على الصندوق. إذا كان الاحتكاك يقاوم الحركة فعادة ما يكون الاحتكاك سلبياً وإذا تصرفت القوة في زاوية صحيحة إلى الاقتراح، فإن هذه القوة لا تعمل إطلاقاً لأنها لا تحرك الجسم على طول اتجاهها.

وهذا التعريف أضيق من الخطاب اليومي. قول "لقد قمت بالكثير من العمل اليوم" قد يشير إلى الجهد أو الاهتمام أو الوقت في الفيزياء، الجهد وحده لا يكفي. إذا ضغطت بقوة على جدار و الحائط لا يتحرك التشريد هو صفر لذا العمل الميكانيكي على الحائط هو صفر وهذا يمكن أن يكون عكسيا، ولكن السبب في أن هذه المشاكل مفيدة في ممارسة التعليل: يجب أن تفصل اللغة العادية عن الكميات القابلة للقياس.

الوحدة القياسية للعمل هي المسابقة، المكتوبة باسم (جي). وإحدى جولات العمل المنجز عندما تحرك قوة جديدة هدفاً واحداً في اتجاه القوة. ولما كان العمل شكلا من أشكال نقل الطاقة، فإن المباريات تستخدم أيضا في الطاقة.

الاستمارة الأساسية: العمل = القوة x المسافة

وأبسط صيغة هي:

W = Fd

في هذه الصيغة W هو العمل F قوة d هو التشريد. Use it when the force and displacement point in the same direction.

مثال: يدفع شخص عربة بقوة ثابتة تبلغ 40 نون، وتتحرك العربة 3 أمتار في نفس الاتجاه. والعمل هو:

W = 40 N x 3 m
W = 120 J

ويستخدم هذا المثال مبتدئي القياسات في معظم الحالات: القوة والتشريد. القوة تخبرك عن مدى قوة دفع الجسم أو سحبه. ويخبرك التشريد بمدى تحرك الجسم في الاتجاه ذي الصلة. إذا كانت القيمة مفقودة، لا يمكنك تحديد العمل من المعادلة الأساسية وحدها.

وهناك خطأ شائع يتمثل في استخدام المسافات الكاملة التي تسافر عندما يطلب السؤال التشريد على طول القوة. إفترض أن الشخص يحمل كيساً أفقياً عبر غرفة في إرتفاع مستمر. تكون قوة الدعم الصاعدة من اليد عمودية في الغالب، بينما يكون التشريد أفقياً. بالنسبة للقوة الصعودية، الزاوية قريبة من 90 درجة، لذا تلك القوة لا تعمل ميكانيكيا على الحقيبة في الاتجاه الأفقي.

كيف تحسب العمل مع زاوية

والعديد من المشاكل ليست أفقية تماما أو عمودية. عندما تُطبَّق القوة بزاوية، فإن الجزء من القوة الذي يشير في اتجاه التشريد فقط هو الذي يبذل شغلاً. وتصبح الصيغة كما يلي:

W = Fd cos(theta)

هنا theta هو الزاوية بين القوة والتشريد. إذا كانت الزاوية صفر درجة cos(theta) واحد، لذا المعادلة تخفض إلى W = Fdإذا كانت الزاوية 90 درجة cos(theta) هو صفر، لذلك العمل الذي تقوم به تلك القوة هو صفر. إذا كانت الزاوية 180 درجة cos(theta) إذاً العمل سلبي

حبل يسحب مخزن مع 50 نون من القوة على زاوية 30 درجة فوق الأفق تحركات المزلاج 4م أفقياً العمل الذي قام به الحبل هو:

W = 50 N x 4 m x cos(30 degrees)
W = 200 x 0.866
W = 173.2 J

لهذا السبب رسم الزاوية يهم أنت لا تسأل، "ما مدى صعوبة الجسم الذي يتم سحبه؟" أنت تَسْألُ، "كم من ذلك يَسْحبُ الأفعالَ على طول الحركةِ؟ وفي أسئلة الميكانيكية، كثيرا ما يتضمن الرسم البياني الدليل. وقراءة اتجاه الحركة، وتحديد القوة التطبيقية، ثم تقرير ما إذا كانت القوة الكاملة أو العنصر الوحيد ينتمي إلى المعادلة.

How to Calculate Work Done by Friction

وعادة ما يكون الإثارة عكس اتجاه الحركة. عندما يبطئ الاحتكاك الحركي جسماً، كثيراً ما يكتب العمل عن طريق الاحتكاك كما يلي:

W_friction = -f_k d

الإشارة السلبية تهم يعني الإحتكاك يزيل الطاقة الميكانيكية من الجسم المتحرك فعلى سبيل المثال، إذا كان صندوق الإنزلاق يختبر 12 نون من الاحتكاك الحركي فوق 5 أمتار، فإن العمل الذي تقوم به الاحتكاك هو:

W_friction = -12 N x 5 m
W_friction = -60 J

إذا كانت المشكلة تعطي معامل الاحتكاك الحركي، قد تحتاج أولا للعثور على قوة الاحتكاك:

f_k = mu_k N

على سطح المستوى، القوة العادية N في كثير من الأحيان يساوي وزن الجسم، mgعندما لا تكون هناك قوى عمودية أخرى ثم يمكنك استخدام قوة الاحتكاك في معادلة العمل. كُن حذراً على المصابيح أو سحب الزوايا لأن القوة العادية قد تتغير

والعمل عن طريق الاحتكاك هو جسر مشترك بين الصيغ والتفسير. ومن شأن العمل الإيجابي المطبق أن يعجل الجسم، في حين أن عمل الاحتكاك السلبي يقلل من الطاقة المتاحة للحركة. وإذا طلب السؤال الحصول على عمل صاف، تضاف الأعمال التي تقوم بها كل قوة ذات صلة بعلامتها.

ثلاثة أشكال عمل مفيدة

الطلاب غالباً ما يطلبون "ثلاثة صيغ للعمل" وتتوقف أفضل مجموعة على الموضوع، ولكن هذه المشاكل الثلاثة تغطي العديد من المشاكل التمهيدية:

الحالة	Formula	متى تستخدمه
القوة متوازية مع الحركة	W = Fd	A constant push or drag in the same direction as displacement
القوة في زاوية	W = Fd cos(theta)	سحب مدفع، سحب صندوق، أو حل عناصر القوة
صافي تغيرات العمل	W_net = Delta KE	مشاكل نظرية تتعلق بالطاقة الحركية

وبالنسبة لنظرية الطاقة العاملة، فإن العمل الصافي يعادل التغير في الطاقة الحركية:

W_net = 1/2 mv_f^2 - 1/2 mv_i^2

وهذه الصيغة مفيدة عندما تعطي المشكلة الكتلة والسرعة بدلا من القوة المباشرة والمسافة. وهو يساعد أيضا عندما تتصرف عدة قوات في آن واحد. يمكنك حساب التغير الكلي في الطاقة الحركية دون إيجاد كل فترة عمل على حدة طالما أن المشكلة تعطي معلومات كافية عن الحركة

تستخدم الكيمياء اتفاقية ذات صلة ولكن مختلفة للعمل في حجم الضغط. وفي كثير من فصول الكيمياء، يُكتب التوسع أو الضغط كما يلي:

w = -P_ext Delta V

هذه الصيغة تخص الغازات و الديناميكا الحرارية وليس صندوقاً ينزلق عبر الأرض دائما تطابق الصيغة مع سياق المسار

عند البحث عن النتائج

عبارة "عمل محدد" يمكن أن تشير إلى عدة نوايا مختلفة صفحات الفيزياء تجيب عادة بالقوة، المسافة، الزاوية، الطاقة. وقد تناقش الصفحات المالية رأس المال المتداول، حيث يكون التعريف الأساسي هو الأصول الحالية مطروحا منه الخصوم الحالية. ويمكن للصفحات الوظيفية أن تناقش الأهداف والأولويات والمهارات والعمل المناسب. وتستلزم عمليات التفتيش في مجال السلامة، مثل الحد الأقصى لعبء العمل من سلسلة الفولاذ المسلّح، تصنيفات الصانع، وتوجيهات التفتيش، وإجراءات السلامة المؤهلة بدلا من التخمين.

إذا كنت تستعد لإجراء اختبار، تحديد المجال قبل اختيار صيغة. ورقة عمل تطلب "العمل = القوة x المسافة" هي الفيزياء. سؤال تجاري يسأل عن " رأس المال المتداول الصافي " هو التمويل التخطيط الوظيفي السريع يسأل عن كيفية تحديد أهداف عملك هو اتخاذ القرار، وليس جولات. هذه الخطوة السريعة تمنعك من تطبيق الصيغة الصحيحة للمشكلة الخاطئة

ومن أجل الإعداد لاختبارات التكوين، تشكل مهارة الفرز جزءا من العملية. وكثيراً ما تكافئ الأسئلة الميكانيكية والرقمية التي تُطرح على الناس الذين يتوقفون لفترة كافية لتصنيف نوع المشكلة قبل حسابها. قد تجد من المفيد إعادة النظر الممارسة الميكانيكية والرقمية للتعقل كطريقة لربط الصيغ بتفسير المشاكل

طريقة بسيطة لمشاكل العمل

استخدام هذه القائمة المرجعية عندما تحتاج إلى تحديد العمل:

1. تحديد الجسم الذي يتلقى القوة.
2. اكتب القوة في نيوتن
3. أكتب التشريد على بعد متر.
4. ابحث عن الزاوية بين القوة والتشرد
5. اختر W = Fd أو W = Fd cos(theta).
6. يضاف إشارة سلبية عندما تتصرف القوة ضد التشرد.
7. استخدمي جولات للوحدة النهائية
8. تأكّدْ ما إذا كان السؤالَ يَسْألُ عن عمل قوةِ واحدة أَو عمل صافي.

وهنا مثال عملي:

يسحب الصندوق 6 أمتار مع 30 قوة شمالية بدرجات صفرية إلى الحركة الفريشن يفعل 40 جي من العمل ما هو العمل الصافي؟

الحساب الأول للعمل المطبق:

W_applied = 30 N x 6 m
W_applied = 180 J

ثم إضافة الاحتكاك:

W_net = 180 J + (-40 J)
W_net = 140 J

العمل الصافي إيجابي، لذا يكسب الصندوق الطاقة الحركية بشكل عام. وإذا كان العمل الصافي سلبيا، فإن الصندوق سيفقد الطاقة الحركية عموما. وإذا كان العمل الصافي صفرا، فإن الطاقة الحركية لن تتغير، حتى لو كانت فرادى القوات لا تزال تعمل.

استخدام مشاكل العمل في بناء قدرة أفضل على الاختبار

معرفة كيفية تحديد العمل ليس فقط عن التذكر W = Fdالأمر يتعلق بقراءة الوضع واختيار الكميات المناسبة ومعرفة ما إذا كان جوابك منطقياً وهذه هي نفس العادات التي تدعم اختبار الارتفاع: التباطؤ، والإشعار بالعلاقة بين المتغيرات، وتجنب معاملة كل عدد في المسألة بنفس القدر من الأهمية.

عندما تتدربين، تخلطين بين القوة المباشرة و الأمثلة عن بُعد مع أسئلة الزوايا، أسئلة الاحتكاك، وأسئلة نظرية العمل بعد كل إجابة، اكتبي جملة واحدة توضح سبب وجود اللافتة إيجابية أو سلبية أو صفر. هذا التفكير يحول الحساب إلى المنطق إذا كنت تريد وسيلة أوسع لربط أنماط حل المشاكل مع الاستكشاف الوظيفي، اختبار العبودية. موارد الوضوح الوظيفي ويمكن استخدامه كدعم اختياري وتثقيفي بدلا من الوعد بأي نتيجة محددة.

FAQ

ما هي صيغة تحديد العمل؟

الصيغة الأساسية هي W = Fdحيث العمل يساوي قوة التشريد Use it when the force and displacement are in the same direction. إذا كانت القوة في زاوية، استخدام W = Fd cos(theta).

كيف يتم حساب العمل؟

ويحسب العمل بتكثيف القوة بالتشريد في اتجاه تلك القوة. For angled forces, multiply by the cosine of the angle between force and displacement. الوحدة النهائية هي المسابقة

ما هو القياسان اللازمان لحساب العمل؟

من أجل أبسط صيغة، تحتاج إلى القوة والتشريد. في العديد من المشاكل الحقيقية، أنت أيضاً بحاجة للزاوية بينهما حتى تتمكن من تحديد مقدار القوة التي تعمل على طول الحركة.

ما هي ثلاث صيغ للعمل؟

ثلاث صيغ مفيدة W = Fd.. W = Fd cos(theta)و W_net = Delta KEالأول هو القوة الموازية والتشريد، والثاني يتعلق بالقوة المتشابكة، والثالث يربط العمل الصافي بتغيير الطاقة الحركية.

كيف تُحسب العمل المُنجز بالاحتكاك؟

عندما يتصرف الاحتكاك بعكس الحركة W_friction = -f_k dالعلامات السلبية تظهر أن الاحتكاك يزيل الطاقة الميكانيكية من الجسم المتحرك

هل يمكن أن يكون العمل صفرا حتى عندما تطبق القوة؟

نعم ويمكن أن يكون العمل صفراً إذا كان التشريد صفراً أو إذا كانت القوة منعزلة عن التشريد. والدفع على حائط لا يتحرك هو مثال مشترك للقوة بدون عمل ميكانيكي.

هل العمل نفسه في الفيزياء والكيمياء؟

الفكرة ذات صلة لكن الصيغ قد تختلف وكثيراً ما تستخدم الفيزياء الفلكية القوة والتشريد. وكثيراً ما تناقش الكيمياء العمل المتعلق بحجم الضغط بالنسبة للغازات، مثل الغازات w = -P_ext Delta Vحسب اتفاقية الدورة