Transcript الطاقة
الدرس األول:3-1 الطاقة والشغل Work and Energy من عنوان الدرس حاولي أكمال جدول التعلم التالي: ماذا أعرف ؟ ماذا أريد أن أعرف ؟ ماذا تعلمت ؟ األهداف • تصف العالقة بين الشغل والطاقة • تحسب الشغل • تحسب القدرة المستهلكة المفردات الشغل الطاقة الطاقة الحركية الجول القدرة الواط نظرية الشغل -الطاقة نشاط : 1تنفيذ التجربة االستهاللية : التجربة :طبق واسع– رمل ناعم – مسطرة مترية- كرات معدنية –مختلفة ( أو كرات من الزجاج الرخامي). الهدف من التجربة تهدف إلى تحديد العوامل التي تؤثر في طاقة األجسام الساقطة وقدرتها على إنجاز شغل.. ما العوامل المؤثرة في الطاقة؟ سؤال ....ما العوامل التي تؤثر في طاقة األجسام الساقطة رأسيا ومقدرتها على إنجاز شغل ؟ الشغل والطاقة Work and Energy المقدمة -: يتناول الدرس األول موضوعي الشغل والطاقة وهما مفهومان درستهما في صفوف سابقة ، وستدرسهما في هذا الفصل بشيء من التفصيل . فما الشغل في الفيزياء ؟ وما الطاقة ؟ وما عالقتها بالشغل المبذول ؟ هذه األسئلة وغيرها يمكنك اإلجابة عنها بعد دراستك هذا الدرس 1,1الشــــغل تستخدم كلمة الشغل في حياتنا اليومية لتدل على معان مختلفة .فنحن نستخدمها لوصف أي جهد عضلي أو ذهني نقوم به إلنجاز عمل ما . 11 أما الشغل في الفيزياء فإن له معنى خاصا محددا ، يصف ما تبذله قوة عندما تؤثر في جسم ،وتحركه مسافة ما باتجاهها. اعتبر وجود جسم يتحرك إزاحة مقدارها dتحت تأثير قوة ، F وهنا سوف نأخذ حالة بسيطة عندما تكون الزاوية بين متجه القوة ومتجه اإل زاحة يساوي صف ارً ....وذلك للتوصل إلى القانون العام للشغل. قوة منتظمة في اتجاه الحركة W=Fd W=Fs الشغل يساوي حاصل ضرب القوة المؤثرة في جسم باتجاه حركته في اإلزاحة يعملها الجسم تحت تأثير هذه القوة. W = Fd تعلمنا في أجزاء سابقة أن الجسم يتسارع إذا أثرت عليه قوة خارجية .فإذا فرضنا هنا أن جسم كتلته mيتعرض إلى قوة منتظمة مقدارها Fفي اتجاه محور .xوبتطبيق قانون نيوتن الثاني نجد أن Fx = m a فإذا كانت اإل زاحة الكلية التي تحركها الجسم هي d فإن الشغل المبذول في هذه الحالة يعطى بالمعادلة W = Fx d = (m a) d ومن معلومات سابقة عن جسم يتحرك تحت تأثير عجلة ثابتة Fx = m a وبالتعويض في معادلة الشغل نحصل على W = Fx d = (m a) d وبالتالي من المعادلة نحصل على Fd= ½ m v + ½ m v وبالتالي w= ½ m v + ½ m v حيث أن ½ m vعبارة عن الطاقة الحركيةKE الحظ أن طاقة الحركة KEدائما موجبة ولكن التغير في طاقة الحركةة KE أن يكون سالبا ً أو موجبا ً أو صفراً. الطاقة الحركية ،ويعبر عنها بالرمز KE. تساوي حاصل ضرب نصف كتلة الجسم في مربع لجسم سرعته ٍ يمكةن نظرية الشغل – الطاقة W = ΔKE الشغل يساوي التغير في الطاقة الحركية. إن العالقة بين الشغل المبذول والتغير في الطاقة الناتجة تم تحديدها في القرن التاسع عشر على يد العالم اسمه "جول" ... ولد جيمس بريسكوت جول عام 1818في انجلترا السرة غنية ،وعلى الرغم من غناه ،اال انه فضل االشتغال في البحث العلمي ،على االشتغال في مصنعه الكبير الذي كان يمتلكه. ويعد جول من الفيزيائيين الذين لهم إسهامات كبيرة في العلوم ،فقد أرسى أسس قانون حفظ الطاقة الذي يعرف بالقانون االول في الديناميكا الحرارية ،وهو الذي حسب المكافئ الميكانيكي والمكافئ الكهربائي للحرارة .وكان واحدا ممن طوروا نظرية الحركة الجزئية للغازات ،كما عمل مع العالم وليام طومسون في قياس التغير في درجة حرارة الغازات المضغوطة عندما تتمدد بشكل مفاجئ .. وتكريما للعالم جول اطلق اسمه على وحدة قياس الطاقة. 20 حساب الشغل قوة منتظمة تعمل زاوية مع اتجاه الحركة W = Fd W = F cosq d الشغل في حالة وجود زاوية بين القوة واإلزاحة الشغل يساوي حاصل ضرب القوة واإلزاحة في جيب تمام الزاوية المحصورة القوة واتجاه اإلزاحة.يعطى بالمعادلة ( W = Fd cos θالشغل ) إيجاد الشغل المبذول عندما تتغير القوى المؤثرة أن استخدام مفهووم الشوغل سووف يسواعدنا فوي التعامول موع الحركوة عنودما تكوون القووة غيور منتظمة ،ولتوضيح ذلك دعنا نفترض أن قووة منتظموة قودرها 10Nتوثثر علوى جسوم ليتحورك مسووافة موون xi=5mإلووى xf=25mوبالتووالي فووإن اإل زاحووة مقوودارها ،20mولتمثيوول ذلووك بياني واً نرسووم محووور القوووة ومحووور اإل زاحووة كمووا فووي الشووكل ،وبالتووالي تكووون القوووة هووي خووط مستقيم يوازي محور .x أما في حالة كون القوة متغيرة خالل اإل زاحة كما هو مبين في الشكل التالي: حتى تكون القوة المثثرة لهذه D xفي هذه الحالة نأخذ إزاحة صغيرة قدرها اإل زاحة منتظمة وهنا يكون الشغل المبذول يعطى بالعالقة التالية: الشغل الذي تبذله عدة قوى يربط قانون نيوتن الثاني للحركة القوة المحصلة المؤثرة في جسم ما مع تسارعه.. فإذا أثرت عدة قوى في نظام،فاحسب الشغل الذي تبذله كل قوة ،ثم اجمع النتائج القدرة القدرة P= W/ t القدرة تساوي الشغل المبذول مقسو ًما على الزمن الالزم إلنجاز الشغل ووحدة القياس الواط جيمس واط" مخترع المحرك البخاري