قانون W = Fd – كيفية حساب الشغل (تدريب)

W = Fd — الشغل عندما تكون القوة والإزاحة متوازيتين

يقيس الشغل الميكانيكي الطاقة المنقولة بواسطة قوة تؤثر عبر إزاحة. عندما تكون القوة والإزاحة متوازيتين، يكون W = F d. وعند وجود زاوية، استخدم W = F d cosθ.

دليل — كيفية استخدام هذه الصيغة

1. تأكد من اتجاهي القوة والإزاحة (أو استخدم cosθ).
2. حوّل المسافة إلى أمتار والقوة إلى نيوتن.
3. احسب W = Fd (أو Fd cosθ)، ثم P = W/t إذا طُلب حساب القدرة.
4. للرفع الرأسي البطيء ضد الجاذبية، يكون W ≈ mgh.

الاستنتاج

يُعرّف الشغل بأنه التكامل الخطي للقوة. بالنسبة لقوة ثابتة:

فقط مركبة القوة F باتجاه الإزاحة d هي التي تسهم في الشغل:
W = \vec{F}\cdot\vec{d} = Fd\cos\theta
إذا كانت θ = 0° (نفس الاتجاه)، فإن cosθ = 1:
W = Fd
إذا كانت θ = 90°، فإن cosθ = 0 و W = 0:
W = 0

الوحدات: N · m = J. يمكن أن يكون الشغل موجباً أو سالباً حسب الزاوية.

أمثلة

مثال: قوة 30 N عبر مسافة 4 m

W = (30)(4) = 120 J.

مثال: قوة عمودية

أي قوة F بزاوية θ = 90° ← W = 0.

تمرّن في الصفحة التفاعلية

حاسبة · جميع تمارين الصيغ