علوم وفضاء

الدفع نفسه والشغل المختلف: ما دور السرعة الابتدائية؟

دفع واحد وثلاث قيم للشغل
حالات مؤلفة بكتلة ودفع ثابتين.

الدفع نفسه والشغل المختلف ممكنان؛ السرعة الابتدائية تفسر الفرق. [1][2]

الخلاصة السريعة

الدفع وحده لا يحدد الشغل؛ في نموذجنا W=viI+I²/(2m). [1][2]

  • جسيم كتلته m>0 ثابتة بالكيلوغرام، يتحرك على محور واحد في إطار عطالي ثابت؛ السرعات صغيرة مقارنة بسرعة الضوء. [2]
  • I دفع المحصلة الموقّع بوحدة N·s، وvi,vf سرعتا البداية والنهاية بوحدة m/s. من I=m(vf−vi) نجد vf=vi+I/m. [1]
  • الشغل الكلي W=m(vf²−vi²)/2 بالجول؛ بالتعويض W=viI+I²/(2m). نحسب أثر جميع القوى، لا شغل قوة منفردة من دفع المحصلة. [1][2]
  • افتراضيًا m=2kg، ومحصلة ثابتة F=4N مدة 2s؛ I=8N·s. للسرعات الابتدائية (0,−2,−4)m/s تكون النهائية (4,2,0)m/s، والشغل (16,0,−16)J بالترتيب. [1][2]
  • في الحالة الوسطى يبدأ الجسيم عند x=0؛ عند 1s يتوقف عند x=−1m، وعند 2s يعود إلى x=0 بسرعة 2m/s. الشغل مرحلتان −4J ثم +4J؛ المسافة 2m والإزاحة صفر. [2]
  • للدفع I>0: الشغل موجب إذا vi>−I/(2m)، وصفر عند المساواة، وسالب دونها. ثبات الكتلة والدفع والسرعة الابتدائية يضمن الشغل نفسه ضمن النموذج. [1][2]

حدد نموذج الحساب

جسيم كتلته m>0 ثابتة بالكيلوغرام، يتحرك على محور واحد في إطار عطالي ثابت؛ السرعات صغيرة مقارنة بسرعة الضوء. [2]

احسب تغير السرعة من الدفع

I دفع المحصلة الموقّع بوحدة N·s، وvi,vf سرعتا البداية والنهاية بوحدة m/s. من I=m(vf−vi) نجد vf=vi+I/m. [1]

استخرج الشغل من السرعتين

الشغل الكلي W=m(vf²−vi²)/2 بالجول؛ بالتعويض W=viI+I²/(2m). نحسب أثر جميع القوى، لا شغل قوة منفردة من دفع المحصلة. [1][2]

قارن الشغل عند الدفع نفسه

افتراضيًا m=2kg، ومحصلة ثابتة F=4N مدة 2s؛ I=8N·s. للسرعات الابتدائية (0,−2,−4)m/s تكون النهائية (4,2,0)m/s، والشغل (16,0,−16)J بالترتيب. [1][2]

فسر الشغل الصفري مع الانعكاس

في الحالة الوسطى يبدأ الجسيم عند x=0؛ عند 1s يتوقف عند x=−1m، وعند 2s يعود إلى x=0 بسرعة 2m/s. الشغل مرحلتان −4J ثم +4J؛ المسافة 2m والإزاحة صفر. [2]

انعكاس الحركة وشغل كلي صفري
مرحلتان من الحساب: −4J ثم +4J.

افحص شرط الإشارة والتساوي

للدفع I>0: الشغل موجب إذا vi>−I/(2m)، وصفر عند المساواة، وسالب دونها. ثبات الكتلة والدفع والسرعة الابتدائية يضمن الشغل نفسه ضمن النموذج. [1][2]

المراجع

  1. OpenStax: الدفع وتغير الزخم
  2. OpenStax: مبرهنة الشغل والطاقة

التصادم المرن وغير المرن

أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.