ما هي حاسبة الشغل؟
تحسب هذه الأداة الشغل الميكانيكي المبذول عندما تؤثر قوة ثابتة على جسم خلال مسافة معينة. في الفيزياء، الشغل هو انتقال الطاقة الذي يحدث عندما تحرّك قوةٌ جسمًا ما. وتُعطى النتيجة بوحدة الجول (J)، حيث يساوي الجول الواحد نيوتن واحد مضروبًا في متر واحد (نيوتن·متر).
كيفية الاستخدام
أدخل مقدار القوة المؤثرة بالنيوتن (N)، ثم المسافة التي يقطعها الجسم بالمتر (m)، وأخيرًا الزاوية θ بالدرجات بين متجه القوة واتجاه الحركة. اضغط على زر الحساب للحصول على الشغل المبذول. وإذا كانت القوة في نفس اتجاه الحركة، استخدم \(\theta = 0°\).
شرح القانون
معادلة الشغل هي $$W = \text{Force (N)} \times \text{Distance (m)} \times \cos\!\left(\text{Angle }\theta\right)$$ فقط مركّبة القوة الواقعة في اتجاه الحركة هي التي تبذل شغلًا، ولهذا نضرب في \(\cos(\theta)\). فعندما تكون \(\theta = 0°\) يكون \(\cos(\theta) = 1\) وتساهم القوة كاملةً. أمّا عندما تكون \(\theta = 90°\) فإن \(\cos(\theta) = 0\) ولا يُبذل أي شغل — وهذا يفسّر لماذا لا تبذل شغلًا عند حمل حقيبة أفقيًا رغم أنها تضغط عليك إلى الأسفل. وحين تتراوح \(\theta\) بين 90° و180° يصبح الشغل سالبًا، أي أن القوة تسحب طاقة من الجسم.
مثال محلول
لنفترض أنك تدفع صندوقًا بقوة مقدارها 20 نيوتن خلال مسافة 10 أمتار بزاوية 60°. عندئذٍ يكون $$W = 20 \times 10 \times \cos(60°) = 20 \times 10 \times 0.5 = 100 \text{ جول}$$
الأسئلة الشائعة
ما الوحدة التي تُعطى بها النتيجة؟ الجول (J)، بافتراض أن القوة بالنيوتن والمسافة بالمتر.
هل يمكن أن يكون الشغل سالبًا؟ نعم. إذا تجاوزت الزاوية 90°، فإن القوة تعاكس الحركة ويصبح الشغل سالبًا، ما يعني سحب طاقة من الجسم.
لماذا نُدرج حد جيب التمام (cos)؟ لأن القوة كمية متجهة، ولا تبذل الشغل إلا مركّبتها المحاذية للإزاحة، وهذا ما يعبّر عنه \(\cos(\theta)\).
