أنواع الأعمال ومقاييس قياسها

أنواع العمل

يتم تصنيف العمل إلى ثلاثة أنواع رئيسية حسب قياس الزاوية بين القوة المؤثرة على الجسم والإزاحة الناتجة عن العمل المنجز، وهذه الأنواع هي كما يلي:

العمل الإيجابي

يعتبر العمل موجبًا عندما تكون الزاوية بين القوة المؤثرة والإزاحة لا تقل عن صفر وتقل عن 90 درجة، أي (90>(θ)≥0). على سبيل المثال، عندما يحمل شخص حقيبة من الأرض إلى الأعلى، فإن العمل الذي performed يكون إيجابيًا، لأن اتجاه القوة والإزاحة متطابقان، والزاوية بينهما تساوي صفر.

العمل السلبي

يكون العمل سالبًا إذا كانت الزاوية بين القوة المؤثرة والإزاحة أكبر من 90 درجة، أي ((θ)>90). كمثال على ذلك، عندما يقوم شخص بسحب جسم على سطح خشن، يكون العمل الذي يبذله سالبًا، نظرًا لأن اتجاه قوة الاحتكاك والإزاحة متعاكسان، والزاوية بينهما تساوي 180 درجة.

العمل الصفري

عندما يكون اتجاه القوة المؤثرة عموديًا على الاتجاه الذي تتحرك فيه الإزاحة، وتكون الزاوية بينهما 90 درجة، فإن العمل المبذول على الجسم يكون صفرًا، مثلًا، عندما يحمل شخص حقيبته فوق رأسه ويقوم بالمشي أفقيًا، يكون العمل الذي يبذله صفريًا، لأن اتجاه القوة العمودية والإزاحة تكون زاويتهما 90 درجة.

وحدات قياس العمل

يُقاس العمل في النظام العالمي للوحدات (SI) بجول (J)، حيث تمثل وحدة القوة (نيوتن) مضروبة في وحدة الإزاحة (المتر)، وبالتالي فالجول يساوي نيوتن.م. وعندما نقول إن العمل يساوي جول واحد، فهذا يدل على أنه تم تطبيق قوة مقدارها نيوتن واحد لإحداث إزاحة قدرها متر واحد.

في نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية (CGS)، يقاس العمل بوحدة الإرج (erg)، وهي تعادل واحد داين في سم (dyne.cm). يمكن التحويل بين وحدة الجول ووحدة الداين.سم باستخدام العلاقة التالية:

1 جول = 710 داين.سم = 710 إرج.

تمثل معادلة الأبعاد لوحدة العمل على النحو التالي:

ك ل² ز-2 (ML²T-2)

حيث أن:

ك (M): الكتلة.

ل (L): الطول.
ز (T): الزمن.

يوضح الجدول أدناه ملخصًا للوحدات الأساسية للعمل:

النظام الدولي للوحدات	نيوتن.م (N.m)	جول (Joule)
نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية	داين.سم (dyne.cm)	إرج (Erg)
معادلة الأبعاد	ك ل² ز2- (ML²T-2)	–

قانون حساب العمل

يُعرف العمل بأنه مقدار القوة الخارجية المطلوبة لإزاحة جسم ما، وهو ناتج ضرب كميتين متجهتين، وهما القوة الخارجية والإزاحة. يعتبر العمل كمية قياسية تحتاج فقط إلى مقدار، وليس لها اتجاه. العلاقة بين الكميتين المتجهتين يمكن تمثيلها بالصيغة الرياضية التالية:

العمل = القوة المؤثرة × جتا (الزاوية بين القوة والإزاحة) × الإزاحة

يمكن تمثيلها بالرموز كما يلي:

ش = ق × جتاθ × ف

وبالرموز الإنجليزية:

W = f cosθ d

حيث أن: