الطاقة والشغل والعلاقة بينهما

التعريف بالطاقة والشغل

ما هي الطاقة؟

الطاقة (بالإنجليزية: Energy) هي القدرة على الشغل، أي أن الأجسام الفيزيائية التي تمتلك طاقة تمتلك القدرة على بذل الشغل أيضاً، حيث إن الطاقة بحد ذاتها كمية غير متجهة، لأنها قد تكون طاقة كامنة أو طاقة حركية، كما أنها تستطيع الانتقال من نظام إلى آخر، ومن الجدير بالذكر، بأن الطاقة تتواجد بأنواع مختلفة، مثل الطاقة الحرارية أو الطاقة الكيميائية أو الطاقة الميكانيكية، وجميعها تقاس بوحدة الجول.^[١]

ما هو الشغل؟

الشغل (بالإنجليزية: Work) هو انتقال الطاقة من جسيم إلى آخر، فالشغل يتطلب قوة محددة لكي تنتقل الطاقة من نظام إلى نظام آخر، ولذلك فإن الشغل كمية متجهة، لأن القوة تؤثر في اتجاه معين، ومن الجدير بالذكر، أن الشغل، على عكس الطاقة، ليست له عدة أنواع، إلا أنه ومثل الطاقة يقاس بالجول أيضاً، بالإضافة إلى ذلك، فإن حدوث الشغل يعتمد على وجود طاقة كامنة في الجسم أو النظام، وهو أمر حاسم بالنسبة للشغل فبدون الطاقة لا يمكن أن يحدث شغل.^[٢]

ومن الجدير بالذكر، أنه تبذل الأجسام أثناء حركها شغلاً، وقد يكون هذا الشغل موجباً أو سالباً اعتماداً على اتجاه الحركة، يعود ذلك لكون الشغل يتأثر بعلاقة طردية مع القوة، وبما أن القوة كمية متجهة وتتحرك باتجاه معين، فإن الشغل كذلك الأمر يعتبر متجهاً، على سبيل المثال، يبذل الجسم أثناء سقوطه شغلاً، بحيث يكون اتجاه الحركة في نفس اتجاه قوة الجاذبية، حيث أن الجاذبية تقوم بسحب الأجسام إلى الأسفل عند سقوطها، ولأن الشغل كمية متجهة، ولأن الحركة هنا هي في نفس اتجاه قوة الجاذبية، يعتبر الشغل موجباً، أما إن كانت الحركة في عكس اتجاه القوة، يكون الشغل سالباً.^[٣]

ما هي العلاقة بين الطاقة والشغل؟

على الرغم من تعدد أنواع الطاقة وأشكالها، إلا أن انتقالها من شكل إلى آخر أو من جسم إلى آخر يبذل شغلاً، ولهذا لا يمكن للشغل أو يتواجد دون الطاقة، ولا يمكن للطاقة أن تنتقل دون بذل الشغل، ولذلك تقاس هاتان الكميتان بنفس الوحدة الفيزيائية ألا وهي الجول، حيث يمكن القول أن الجول الواحد هو الطاقة المنقولة من خلال بذل شغل بقوة تساوي واحد نيوتن ومسافة واحد متر، كما يمكن حساب الشغل من خلال المعادلة التالية:^[٣]

W = F * X، حيث إن

• W تمثل الشغل بوحدة الجول، و F تمثل القوة بوحدة نيوتن، و X تمثل المسافة بوحدة المتر.
• وبالتالي يمكن تمثيل المعادلة السابقة بالكلمات حيث: الشغل = القوة * المسافة.