العلوم الفيزيائية: العمل والطاقة الحركية – نظرية الطاقة الحركية – 1 ثانوي (شعب علمية) – بكالوريا – المنهاج الجزائري

العمل والطاقة الحركية: نظرية الطاقة الحركية

العمل (Travail) والطاقة (Energie) مفهومان اساسيان في الفيزياء. نظرية الطاقة الحركية تربط بين القوة المؤثرة على جسم وتغير سرعته.

اولا: مفهوم العمل في الفيزياء

تعريف: عمل قوة ثابتة F خلال ازاحة d هو الجداء السلمي للقوة والازاحة.

W = F.d = F x d x cos(θ)

حيث θ هي الزاوية بين القوة والازاحة. وحدة العمل: الجول (J).

• اذا كانت θ = 0°: W = F x d (عمل محرك – اكبر قيمة)
• اذا كانت θ = 90°: W = 0 (عمل منعدم)
• اذا كانت θ = 180°: W = -F x d (عمل مقاوم)

مثال محلول:

شخص يدفع صندوقا بقوة 50 N على مسافة 10 m. القوة افقية. احسب العمل.

الحل: W = 50 x 10 x cos(0°) = 500 J

ثانيا: الطاقة الحركية

تعريف: الطاقة الحركية (Energie cinetique) هي الطاقة المرتبطة بحركة الجسم. تعطى بالعلاقة:

Ec = (1/2) x m x v²

حيث:
m: كتلة الجسم (kg)
v: سرعة الجسم (m/s)
Ec: الطاقة الحركية (J)

مثال محلول:

سيارة كتلتها 1000 kg تتحرك بسرعة 20 m/s. احسب طاقتها الحركية.

الحل: Ec = 0.5 x 1000 x 20² = 500 x 400 = 200,000 J = 200 kJ

ثالثا: نظرية الطاقة الحركية

النص: التغير في الطاقة الحركية لجسم يساوي مجموع اعمال القوى المؤثرة عليه.

ΔEc = Ec₂ – Ec₁ = ΣW(F)

اي: (1/2)mv₂² – (1/2)mv₁² = W_total

مثال محلول:

جسم كتلته 2 kg يتحرك بسرعة 3 m/s. اثرت عليه قوة محصلة فاصبحت سرعته 7 m/s. احسب عمل القوة المحصلة.

الحل:
W = Ec₂ – Ec₁ = 0.5 x 2 x 7² – 0.5 x 2 x 3²
W = 49 – 9 = 40 J

تمارين تطبيقية

التمرين 1:

احسب عمل قوة شدتها 100 N تميل بزاوية 30° على الافقي لازاحة صندوق مسافة 5 m.

التمرين 2:

كرة كتلتها 0.5 kg تتحرك بسرعة 10 m/s. احسب طاقتها الحركية.

التمرين 3:

سيارة كتلتها 1200 kg تتحرك بسرعة 72 km/h. فرملت حتى توقفت. احسب عمل قوة الفرملة.

التمرين 4:

قوة افقية شدتها 30 N تؤثر على جسم كتلته 5 kg ساكن. احسب سرعة الجسم بعد ازاحة 4 m (اهمل الاحتكاك).

للاستزادة، راجع درس قوانين نيوتن للحركة وكذلك درس الطاقة الحركية.

? دروس مشابهة

• فيزياء — التمدد والانكماش الحراري — في الأجسام الصلبة والسوائل والغازات — تمارين
• الشغل والطاقة الحركية: مفهوم الشغل وأقسامه والطاقة الحركية ومبرهنة الطاقة الحركي
• العلوم الفيزيائية — الطاقة الميكانيكية (Énergie Mécanique): الطاقة الحركية والطا