کار
در علم فیزیک کار دقیقاً همان معنایی را که روزانه از آن استفاده می کنیم ندارد. مثلاً گاهی می گوئیم هیچ کاری انجام نشده است. در حالیکه از نظر فیزیکی کار انجام شده است و بر عکس گاهی از نظر فیزیکی کاری انجام نشده است. میدانید وقتی به یک جسم ساکن نیرو وارد شود، ممکن است جسم در جهتی که نیر بر آن وارد می شود به حرکت درآید. در این صورت می گوئیم نیرو روی جسم کار انجام داده است.
البته فقط در هنگام به حرکت درآوردن اجسام ساکن کار انجام نمی شود. بلکه اگر نیرویی بر یک جسم متحرک نیز وارد شود، ممکن است سرعت یا جهت حرکت جسم،در جهت وارد شدن نیرو تغییر کند. در چنین حالتی هم کار انجام می شود،گاهی بر یک جسم نیرو وارد می شود ولی چون جسم به حرکت در نمی آید، در واقع کاری انجام نشده است.
برای مثال وقتی یک وزنه بردار،وزنه ای را از روی زمین بلند می کند و به بالای سرش می برد، کار انجام می دهد اما زمانی که وزنه را بالای سر خود نگه می دارد، دیگر از نظر فیزیکی کاری انجام نداده است. ممکن است تصور کنید که در این حالت وزنه بردار انرژی مصرف می کند و در نتیجه، به سرعت خسته می شود، بله این امر کاملاً درست است اما باید توجه داشت که در این حالت ،انرژی وزنه بردار صرف فعالیت های داخلی بدن او می شود ولی بر روی ج سم کاری انجام نمی شود. زیرا جسم در این حالت ساکن است و هیچ گونه حرکتی ندارد. وقتی برای بلند کردن یک وزنه یا نگهداشتن آن تلاش می کنید، ماهیچه های شما مرتباً برا ثر پیام های عصبی که از مغز دریافت می کند منقبض می شود. در ماهیچه ها با هر بار انقباض،تعداد بسیار کمی کار انجام می شود. در طول چند ثانیه، تعداد انقباض ها به هزاران بار می رسد و در نتیجه در مجموعه تعداد بسیار زیادی کار انجام می شود.
هم
چنین گاهی نیرویی بر یک جسم وارد می شود اما جسم در جهت وارد شدن نیرو
حرکت نمی کند، مثلآً فردی را در نظر بگیرید که جعبه چوبی سنگینی را در دست
دارد و آن را در جهت افقی حرکت می دهد. در این حالت فرد دو نیرو بر جسم اثر
می کند، یک نیرو درست برابر با نیروی وزن جسم اما در جهت بالا (خلاف جهت
گرانش) به منظور نگهداشتن جسم و جلوگیری از افتادن آن بر روی زمین و نیروی
دیگری بصورت افقی بهمنظور به حرکت درآوردن جسم به طرف جلو.
نیروی اول
کار انجام نمیدهد چون در جهت وارد شدن آن، جسم جابه جا نمی شود، اما نیروی
دوم یعنی نیرویی که از سوی فرد برای به حرکت درآوردن جسم به طرف جلو وارد
می شود، کار انجام می دهد.
محاسبه اندازه گیری کار :
برای محاسبه مقدار کار انجام شده می توان از معادله ی زیر استفاده کرد:
جابجایی × نیرو = کار
این
معادله نشان میدهد که مقدار کار انجام شده روی یک جسم به میزان نیرویی که
بر جسم وارد می شود و کار انجام می دهد و نیز اندازه ی جابجایی جسم بستگی
دارد و هر چه این دو بیشتر باشند، مقدار کار انجام شده نیز بیشتر است.
در این معادله، نیرو بر حسب نیوت ن(N) جابجایی بر حسب متر (M) و مقدار کار بر حسب ژول (J) است.
به
خاطر داشته باشید که وزن هر جسم بر روی زمین، نیروی گرانشی است که از طرف
زمین بر آن جسم وارد می شود و از نظر عددی،تقریباً مساوی با ده برابر جرم
آن جسم بر حسب کیلوگرم است یعنی :
۱۰× جرم جسم بر حسب کیلوگرم = وزن جسم بر حسب نیوتون
کار و انرژی :
از
سالهای قبل ب انرژیهای گوناگون هم چون انرژی پتانسیل ، جنبشی، الکتریکی
تابشی، مکانیکی، صوتی، گرمایی، شیمیایی و هسته ای آشنا شوید. هم چنین
دانستید که برای اندازه گیری انرژی از یکای ژول، استفاده می شود. مثلاً اگر
جسمی به وزن یک نیوتون در فاصله ی متری سطح مین قرار داشته باشد. مقدار
انرژی پتانسیل گرانشی آن نسبت به سطح زمین برابر با یک ژول است.
انرژی و کار به یکدیگر کاملاً مربوطند. بطوریکه می توان گفت: هر گاه کاری انجام شود ممکن است حالت های زیر برای انرژی پیش آید:
۱- هنگام انجام کار،انرژی از صورتی یا نوعی به صورت یا نوع دیگر تبدیل می شود.
۲ – هنگام انجام کار، انرژی از یک جسم به جسم دیگر انتقال یابد
در فیزیک انرژی چنین تعریف می شود: انرژی توانایی انجام کار است. طبق این تعریف اگر جسمی انرژی داشته باشد، می تواند کار انجام دهد. البته گاهی یافتن راهی برای عملی ساختن این امر مشکل است. یعنی بعضی اوقات ممکن است جسمی انرژیداتشه باشد اما آزاد سازی انرژی آن و به حرکت درآوردن اجسام بوسیله ی آن کار آسانی نباشد، مثلاً در هسته ی اتم ها انرژی فراوانی ذخیره شده است اما آزادسازی این انرژی و انجام کار به وسیله آن نیازمند فناوری در سطح بالاست. همانطور که گفته شد کار و انرژی ارتباط بسیار نزدیکی با هم دارند. بطوری که می توان گفت هر کاری که انجام می شود حتماً انجام کار باتبدیل انرژی همراه است و با انرژی از جسمی به جسم دیگر انتقال یافته است. هم چنین هر گاه جسمی دارای انرژی باشد می توان در صورت ایجاد شرایط مناسب به کمک آن انرژی جسمی را به حرکت درآورد.





این وبلاگ جهت استفاده ی دانش آموزان وهمکاران محترم بخصوص دانش آموزان مدرسه ي شاهدامام محمدباقر(ع)مي باشد.