يتم تعريف نظام الجسيمات من خلال العديد من الوظائف الموجودة في النظام. بعض هذه الوظائف هي القوة ، والإزاحة ، والعمل ، والطاقة ، وما إلى ذلك. يمكن غالبًا اشتقاق وظيفة واحدة من أو من وظيفة أخرى محددة للنظام. ترتبط الوظائف ببعضها البعض بحيث يصعب التفريق بينها في كثير من الأحيان.
العمل والطاقة هما من هذه الوظائف العددية التي تعتمد على بعضها البعض ومع ذلك تختلف عن بعضها البعض. من المهم معرفة الفرق بينهما لتعريف النظام بشكل كامل ودقيق.
العمل مقابل الطاقة
الفرق بين الشغل والطاقة هو أن العمل المنجز يعتمد على إزاحة واتجاه الكائن تحت الملاحظة ، في حين أن طاقة الجسم لا تعتمد على إزاحة الجسم أو اتجاهه.
الشغل المبذول على جسم هو القوة المؤثرة على جسم ما والتي تؤدي إلى تغيير اتجاه الجسم وإزاحته. يمكن أن يكون العمل المنجز على جسم موجبًا أو سالبًا اعتمادًا على العلاقة بين اتجاه القوة واتجاه الإزاحة.
الطاقة هي قدرة الجسم على الخضوع للعمل. إنهم ينتجون أو ينشئون عملاً في نظام به كائن. لا تعتمد طاقة الجسم على اتجاه الجسم أو إزاحته. هناك أنواع عديدة من الطاقة مثل الطاقة الكيميائية والطاقة الكامنة والطاقة الميكانيكية.
جدول المقارنة بين العمل والطاقة
| معلمات المقارنة | عمل | طاقة |
| المعنى | إنها القوة المطبقة على جسم ما لإحداث تغيير في الاتجاه أو التسبب في إزاحة الجسم. | إنها القدرة على إنتاج أو خلق عمل. إنها وظيفة من وظائف النظام. |
| علم أصول الكلمات | تم استخدامه منذ عام 1826. وقد صاغه عالم الرياضيات الفرنسي جاسبارد جوستاف كوريوليس. | مشتق من الكلمة اليونانية "Energia" وقد تم استخدامه منذ أن قدم أرسطو هذا المصطلح في 4BC. |
| اتجاه | العمل يعتمد على الاتجاه. إذا كانت القوة المطبقة في نفس اتجاه اتجاه الإزاحة ، فإن الشغل يكون موجبًا والعكس صحيح. | لا تعتمد الطاقة على الاتجاه لأنها كمية قياسية. |
| الإزاحة | إذا لم يخضع الجسم لأي إزاحة ، فإن الشغل الذي يقوم به الجسم يعتبر صفرًا حتى لو قطع الجسم مسافة معينة ولكنه عاد إلى الموضع الأولي. | الطاقة لا تعتمد كليا على قيمة الإزاحة. لذا ، حتى لو كانت الإزاحة صفراً ، فليس من الضروري أن تكون الطاقة المطبقة صفراً. |
| معادلة | معادلة القيمة الرقمية للعمل هي الشغل = القوة × المسافة. | هناك العديد من المعادلات لإيجاد الطاقة نظرًا لوجود العديد من أنواع الطاقة مثل الطاقة الكهربائية والطاقة الكيميائية وما إلى ذلك. |
ما هو العمل؟
يُعرَّف الشغل المنجز بأنه القوة المطبقة على جسم ما لإحداث إزاحة وتغيير في اتجاه حركة الجسم. يتم استخدامه أيضًا بشكل أساسي لقياس الطاقة المنقولة إلى كائن بواسطة القوة الخارجية لإحداث تغيير في حالة الكائن.
العمل المنجز على جسم ما يعتمد على الاتجاه. إذا كان اتجاه القوة المطبقة هو نفس اتجاه الإزاحة الناتج ، فإن الشغل المنجز يكون موجبًا. إذا كان اتجاه القوة المطبقة معكوسًا ، فإن الشغل المنجز يكون سالبًا.
معادلة العمل المنجز هي ،
العمل = القوة × الإزاحة
وحدة SI للعمل المنجز هي الجول (J) ولكن يمكن أيضًا استخدام N-m. يتم تعريف الجول الواحد على أنه 1 نيوتن من القوة الخارجية المطبقة لتسبب إزاحة عند 1 متر.
مثال: دفع الحائط. في هذه الحالة ، الشغل المنجز يساوي صفرًا لعدم وجود إزاحة. دفع الكرتون من أ إلى ب. تم إنجاز العمل.
ما هي الطاقة؟
الطاقة هي قدرة الجسم على الخضوع لعمل يتم إجراؤه على إنتاج قوة خارجية على الجسم. يتم دائمًا الحفاظ على طاقة نظام من الجسيمات. لذلك ، فهو يتبع قانون الحفاظ على الطاقة.
بالنسبة لنظام الجسيمات ، لا يمكن إنشاء الطاقة أو تدميرها. يجب أن يتغير من شكل إلى آخر. لذلك ، هناك أنواع عديدة من الطاقة. أمثلة: الطاقة الميكانيكية والطاقة الكيميائية والطاقة الكامنة.
يستخدم كل نوع من أنواع الطاقة لتحديد الطاقة المستخدمة في أنواع مختلفة من الأنظمة. مثال: الطاقة الكيميائية هي الطاقة التي يتم الحصول عليها من التغيرات الكيميائية في البيئة المحيطة. لكل نوع من أنواع الطاقة معادلات طاقة مختلفة.
معادلة الطاقة الكامنة هي ، E = mghthe وحدة SI للطاقة هي أيضًا J ويمكن أيضًا تمثيلها في شكل N-m (نيوتن متر).
الاختلافات الرئيسية بين العمل والطاقة
- مصطلحا "العمل" و "الطاقة" لهما تعريفات مختلفة. يُعرَّف العمل بأنه القوة المطبقة على جسم ما. يجب أن تتسبب القوة المطبقة في تغيير اتجاه الجسم أو إزاحته ، وعندها فقط يتم العمل. من ناحية أخرى ، تُعرَّف الطاقة بأنها القدرة على إنتاج أو إنشاء عمل على شيء ما. إنها قدرة الكائن على الخضوع للعمل.
- أصل الكلمتين مختلف أيضًا. مصطلح "الطاقة" اشتق من قبل أرسطو في 4 قبل الميلاد. تمت صياغتها من الكلمة اليونانية "Energia" وهي مستخدمة منذ صياغة المصطلح. على الرغم من أن العمل والطاقة هما مصطلحان مترابطان بشكل وثيق ، إلا أن اشتقاق العمل تم في وقت لاحق. صاغها عالم الرياضيات الفرنسي غاسبار جوستاف كوريوليس لأول مرة في عام 1826.
- الطاقة والعمل كمية قياسية ، أي أن الحجم لا يعتمد على الاتجاه. لكن العمل المنجز يعتمد على الاتجاه. إذا كانت القوة المطبقة في نفس اتجاه اتجاه إزاحة الجسم ، فإن الشغل المنجز يكون موجبًا والعكس صحيح. هنا ، لا يعتمد حجم العمل المنجز على الاتجاه ، ولكن يتم إنجاز العمل. الطاقة لا تعتمد على الاتجاه.
- بالنسبة للعمل المنجز على جسم ، يجب أن يخضع الجسم للإزاحة. عندما يتحرك الجسم مسافة معينة ويعود إلى موضعه الأولي ، على الرغم من أن المسافة ليست صفرًا ، فإن إزاحة الجسم تساوي صفرًا. في هذه الحالة ، الشغل المنجز يساوي صفرًا أيضًا. الطاقة لا تعتمد كليا على إزاحة الجسم.
- معادلة حساب حجم الشغل هي
الشغل = القوة × الإزاحة.
تختلف معادلة الطاقة باختلاف أنواع الطاقة. بالنسبة للطاقة الكامنة ، المعادلة هي E = mgh بينما ، بالنسبة للطاقة الحركية ، المعادلة هي E = 1/2 kv ^ 2.
استنتاج
الطاقة والعمل وظيفتان مختلفتان تستخدمان لتحديد حالة نظام الجسيمات. الشغل هو القوة المطبقة للتسبب في الإزاحة بينما الطاقة هي قدرة الشغل الذي يقوم به الجسم.
