مفهوم الشغل والقدرة: مع الفرق والعلاقة بينهما

مفهوم الشغل في الفيزياء

يُعرف الشغل (بالإنجليزية: Work) في الفيزياء بأنه عملية نقل الطاقة التي تحدث نتيجة تأثير قوة معينة على جسم ما، فتتسبب في إزاحته باتجاه القوة نفسها، أي أنه يشترك لكي يتم الشغل في الفيزياء؛ أن تؤثر قوة معينة على الجسم، ويجب أيضًا أن تكون هناك إزاحة في اتجاه هذه القوة، أما التعريف الرياضي للشغل في الفيزياء فهو حاصل ضرب القوة المطبقة على جسم ما وإزاحة الجسم في اتجاه القوة، ويمكن القول إن الشغل هو حاصل الضرب القياسي للقوة المؤثرة على جسم ما والإزاحة التي تسببها هذه القوة.^[١]

ويتم حساب الشغل باستخدام العلاقة الرياضية الآتية:^[١]

الشغل = القوة × الإزاحة × جتاθ

بالرموز:

W = Fdcosθ

حيث إن:

• W: الشغل المنجز.
• F: القوة المؤثرة على الجسم.
• d: إزاحة الجسم.
• θ: هي الزاوية بين القوة المطبقة على الجسم واتجاه الإزاحة.

مفهوم القدرة في الفيزياء

تُعرف القدرة (بالإنجليزية: Power) في الفيزياء بأنها معدل الشغل المبذول، ويمكن القول أيضًا إن القدرة هي الشغل المبذول في وحدة الزمن، وهذا يعني أنها مقياس لمدى سرعة إنجاز الشغل أو مدى سرعة نقل الطاقة أو تحويلها، علمًا بأن وحدة قياس القدرة في النظام العالمي للوحدات هي الواط، والتي يرمز لها بالرمز (W)، وهي تمثل 1 جول في الثانية (J/s).^[٢]

ويتم حساب القدرة باستخدام العلاقة الرياضية الآتية:^[٢]

القدرة = الشغل / الزمن

بالرموز:

P = W / t

حيث إن:

• P: القدرة
• W: الشغل المنجز
• t: الزمن المستغرق لإنجاز الشغل

الفرق بين الشغل والقدرة في الفيزياء

الشغل هو الطاقة المنقولة عندما تتسبب القوة في تحريك جسم ما لمسافة معينة، أما القدرة فهي مقياس لمدى سرعة إنجاز هذا العمل أو نقل الطاقة، علمًا بأن الشغل هو حدث واحد يؤدي إلى نقل الطاقة، في حين أن القدرة تمثل المعدل الذي يتم به نقل الطاقة أو إنجاز العمل مع مرور الزمن، بالإضافة إلى أن الشغل يقاس بوحدة الجول، بينما تقاس القدرة بوحدة الواط.^[٣]

العلاقة بين الشغل والقدرة في الفيزياء

العلاقة بين الشغل والقدرة تتمثل في أن القدرة هي مقياس لمدى سرعة إنجاز الشغل، حيث إن القدرة تساوي مدى سرعة أداء الشغل مع مرور الزمن، ويمكن تمثيلها بالمعادلة P=W/t، حيث P هي القدرة، و W هي الشغل، وt هي الزمن.^[٤]

الأسئلة الأكثر شيوعًا

• ما الفرق بين الشغل والطاقة؟

الشغل هو الطاقة المنقولة نتيجة تأثير قوة على جسم وتسببها بإزاجته باتجاه القزة نفسها، أما الطاقة فهي قدرة النظام على القيام بالشغل.

• هل الشغل والطاقة يقاسان بالوحدة نفسها؟

نعم، يقاس كل من الشغل والطاقة بنفس الوحدة وهي الجول.

• ما الفرق بين الطاقة والقدرة؟

الطاقة هي درة النظام على القيام بالشغل أو إحداث التغيير، أما القدرة فهي معدل الشغل المبذول خلال وحدة الزمن، أو معدل نقل الطاقة خلال وحدة الزمن.

• ما هو تعريف الجول؟

الجول هو وحدة قياس الطاقة والشغل في الفيزياء، ويُعرف بأنه مقدار الشغل المبذول أو الطاقة المنقولة عندما يتم تطبيق قوة مقدارها نيوتن واحد على مسافة متر واحد في اتجاه القوة.

• ما هو تعريف الواط؟

الواط هي وحدة قياس القدرة في الفيزياء، علمًا بأن الواط الواحد يعادل جولًا واحدًا من الطاقة المنقولة أو الشغل المنجز في الثانية.

ملخص

يعرف الشغل في الفيزياء بأنه عملية نقل للطاقة نتيجة تأثير قوة على جسم، مما يؤدي إلى إزاحته في اتجاه القوة، وهو يقاس بوحدة الجول، بينما تمثل القدرة معدل الشغل المنجز أو معدل نقل الطاقة مرور الزمن، وهي تُقاس بوحدة الواط، ويختلف الشغل عن القدرة؛ حيث يُمثِّل الأول الطاقة المنقولة نتيجة القوة، بينما تقيس الثانية سرعة نقل الطاقة أو الشغل المنجز مع مرور الزمن.