Skip to main content
Global

7.1: مقدمة للعمل والطاقة الحركية

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    200031

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    في هذا الفصل، نناقش بعض المفاهيم الفيزيائية الأساسية التي تنطوي عليها كل حركة فيزيائية في الكون، بما يتجاوز مفاهيم القوة والتغيير في الحركة، التي ناقشناها في الحركة في بعدين وثلاثة أبعاد وقوانين نيوتن للحركة. هذه المفاهيم هي العمل والطاقة الحركية والقوة. نوضح كيفية ارتباط هذه الكميات ببعضها البعض، الأمر الذي سيقودنا إلى علاقة أساسية تسمى نظرية الشغل والطاقة. في الفصل التالي، نقوم بتعميم هذه الفكرة على المبدأ الأوسع للحفاظ على الطاقة.

    صورة لستة متسابقين يصلون إلى خط النهاية للسباق.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): تمارس العداءة أقصى طاقتها للقيام بأكبر قدر ممكن من العمل على نفسها في الوقت القصير الذي تتلامس فيه قدمها مع الأرض. هذا يضيف إلى طاقتها الحركية، ويمنعها من التباطؤ أثناء السباق. يؤدي الدفع للخلف بقوة على المسار إلى توليد قوة رد فعل تدفع العداء للأمام للفوز في النهاية. (مصدر: تعديل عمل ماري لان نغوين)

    يتطلب تطبيق قوانين نيوتن عادةً حل المعادلات التفاضلية التي تربط القوى المؤثرة على الجسم بالتسارعات التي تنتجها. غالبًا ما يكون الحل التحليلي مستعصًا أو مستحيلًا، ويتطلب حلولًا عددية طويلة أو عمليات محاكاة للحصول على نتائج تقريبية. في مثل هذه الحالات، لا تزال العلاقات الأكثر عمومية، مثل نظرية العمل والطاقة (أو الحفاظ على الطاقة)، تقدم إجابات مفيدة للعديد من الأسئلة وتتطلب قدرًا أكثر تواضعًا من الحسابات الرياضية. على وجه الخصوص، سترى كيف تكون نظرية الشغل والطاقة مفيدة في ربط سرعات الجسيم في نقاط مختلفة على طول مساره، بالقوى المؤثرة عليه، حتى عندما يكون المسار معقدًا جدًا بحيث لا يمكن التعامل معه. وبالتالي، يمكن معالجة بعض جوانب الحركة بعدد أقل من المعادلات وبدون تحلل المتجهات.