1- لا يبذل شغل عندما تكون الزاوية بين القوة المؤثرة على الجسم وإزاحتها تساوي صفراً. شرح السؤال تذكر تعريف الشغل في الفيزياء: \(W = Fd \cos\theta\). السؤال يحدد قيمة الزاوية \(\theta\) بأنها صفر. ماذا تكون قيمة \(\cos(0)\)؟ هل تجعل هذه القيمة الشغل منعدماً أم تجعله في أقصى قيمة له؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (خطأ).الشغل المبذول بواسطة قوة ثابتة يُعطى بالعلاقة: \(W = Fd \cos\theta\), حيث \(\theta\) هي الزاوية بين متجه القوة ومتجه الإزاحة.عندما تكون الزاوية \(\theta = 0^\circ\), فهذا يعني أن القوة في نفس اتجاه الحركة تمامًا. في هذه الحالة:\(\cos(0^\circ) = 1\)يصبح الشغل: \(W = Fd \times 1 = Fd\)وهذه هيالقيمة العظمىللشغل الذي يمكن أن تبذله القوة، وليس صفراً. الشغل يكون صفراً عندما تكون القوة عمودية على الإزاحة (أي \(\theta = 90^\circ\) لأن \(\cos(90^\circ) = 0\)).(الفصل الخامس: الشغل - الطاقة والقدرة، 1.5: معادلة الشغل - الطاقة، صفحة 76)
2- تستخدم قاعدة أو نظرية (الشغل - الطاقة) في الحالات التي: شرح السؤال فكر في مرونة وتطبيقات نظرية الشغل-الطاقة كما ورد في الكتاب. هل اقتصر استخدامها على القوى الثابتة والحركة المستقيمة فقط؟ أم تم تعميمها لتشمل حالات أكثر تعقيداً مثل المسارات المنحنية والقوى المتغيرة؟ تكون فيها القوة ثابتة لا تكون فيها القوة ثابتة يكون فيها مسار الجسم منحني جميع الإجابات السابقة صحيحة الإجابة الصحيحة هي (جميع الإجابات السابقة صحيحة).نظرية الشغل-الطاقة هي مبدأ أساسي وعام في الميكانيكا.القوة ثابتة:هذه هي أبسط حالة يتم فيها تطبيق النظرية \( (F \cos\theta) s = \Delta E_k \).مسار الجسم منحني:كما أوضح الكتاب، يمكن تطبيق النظرية على المسارات المنحنية، حيث أن الشغل المبذول بواسطة القوى العمودية على المسار (مثل قوة الاتصال العمودية) يساوي صفراً.القوة غير ثابتة:على الرغم من أن الكتاب يركز على القوى الثابتة، إلا أن النظرية في شكلها العام (باستخدام التكامل) صالحة تماماً للقوى المتغيرة. إنها علاقة أكثر عمومية من قانون نيوتن الثاني في بعض النواحي.بما أن النظرية يمكن تعميمها لتشمل كل هذه الحالات، فإن الخيار (جميع الإجابات السابقة صحيحة) هو الأكثر شمولاً وصحة.للتوسع:في الحالات المتقدمة، يتم حساب الشغل لقوة متغيرة على مسار منحني باستخدام التكامل الخطي: \( W = \int \vec{F} \cdot d\vec{s} \). هذا يوضح مدى قوة وعمومية هذه النظرية.(الفصل الخامس: الشغل - الطاقة والقدرة، 2.5: بعض التعميمات و 3.5: الحركة في خط منحن، صفحة 77-78)
3- تدحرجت كرة وزنها \(5 \, \mathrm{N}\) على أرضية مسافة \(10 \, \mathrm{m}\). فالشغل الذي يبذله وزنها هو: شرح السؤال تذكر تعريف الشغل: \(W = Fd \cos\theta\). ما هو اتجاه قوة الوزن؟ وما هو اتجاه حركة الكرة (الإزاحة)؟ ما هي الزاوية \(\theta\) بين هذين الاتجاهين؟ \(0.5 \, \mathrm{J}\) صفر \(50 \, \mathrm{J}\) \(5 \, \mathrm{J}\) الإجابة الصحيحة هي (صفر).يُعرَّف الشغل بأنه حاصل ضرب القوة في المسافة المقطوعة في اتجاه القوة. الصيغة العامة هي: \[ W = Fd \cos\theta \] في هذه الحالة:القوة هي الوزن \(W_{weight} = 5 \, \mathrm{N}\), واتجاههارأسي لأسفل.الإزاحة هي \(d = 10 \, \mathrm{m}\), واتجاههاأفقي(على الأرضية).الزاوية \(\theta\) بين اتجاه القوة (الرأسي) واتجاه الإزاحة (الأفقي) هي \(90^\circ\).نعوض في المعادلة: \[ W = 5 \times 10 \times \cos(90^\circ) \] وبما أن \(\cos(90^\circ) = 0\), فإن: \[ W = 50 \times 0 = 0 \, \mathrm{J} \] القاعدة العامة: أي قوة عمودية على اتجاه الحركة لا تبذل شغلاً.تطبيق عملي:عندما تحمل حقيبة وتمشي بها أفقياً، هل تبذل قوة الجاذبية شغلاً على الحقيبة؟ وهل تبذل أنت شغلاً (بالمعنى الفيزيائي) على الحقيبة؟(الفصل الخامس: الشغل والطاقة والقدرة، 2.5: بعض التعميمات، صفحة 77)
4- تدفع دراجة كتلتها \(30 \, \mathrm{kg}\) بسرعة ثابتة إلى أعلى مسار يميل بزاوية \(30^\circ\) مع الأفقي ضد قوة مقاومة \(50 \, \mathrm{N}\). فإن الشغل المبذول لدفع الدراجة مسافة \(65 \, \mathrm{m}\): شرح السؤال لحساب الشغل المبذول بواسطة قوة الدفع، تحتاج أولاً إلى معرفة مقدار هذه القوة. بما أن الدراجة تتحرك بسرعة ثابتة، فهي في حالة اتزان. هذا يعني أن قوة الدفع لأعلى المستوى يجب أن تساوي مجموع القوى التي تسحبها لأسفل المستوى (مركبة الوزن + قوة المقاومة). بعد حساب قوة الدفع، اضربها في المسافة. \(3.2 \, \mathrm{kJ}\) \(9.75 \, \mathrm{kJ}\) \(1.3 \, \mathrm{kJ}\) \(13 \, \mathrm{kJ}\) الإجابة الصحيحة هي (\(13 \, \mathrm{kJ}\)).الخطوة الأولى: حساب قوة الدفع (\(F_{push}\))بما أن السرعة ثابتة، فإن العجلة صفر والجسم في حالة اتزان. القوة الدافعة لأعلى المستوى تساوي مجموع القوى المقاومة لأسفل المستوى. \[ F_{push} = (\text{weight component}) + (\text{resistance force}) \] \[ F_{push} = mg \sin\theta + f \] نعوض بالقيم: \(m=30 \, \mathrm{kg}, g=10, \theta=30^\circ, f=50 \, \mathrm{N}\). \[ F_{push} = (30 \times 10 \times \sin 30^\circ) + 50 \] \[ F_{push} = (300 \times 0.5) + 50 = 150 + 50 = 200 \, \mathrm{N} \]الخطوة الثانية: حساب الشغل المبذول (\(W\))الشغل المبذول يساوي القوة مضروبة في المسافة. \[ W = F_{push} \times d \] \[ W = 200 \, \mathrm{N} \times 65 \, \mathrm{m} = 13000 \, \mathrm{J} \] لتحويل الجول إلى كيلو جول، نقسم على 1000. \[ W = 13 \, \mathrm{kJ} \](الفصل الخامس: الشغل والطاقة والقدرة، 2.5: بعض التعميمات، صفحة 77)
