ما هو الشغل – Work؟
الشغل هو مقدار الطاقة المطلوبة لتحريك جسم من نقطة إلى أخرى، يختلف تعريف الشغل عما يتم تعريفه على أساس منتظم، كما هو الحال في الأساس المنتظم يتم تعريف الشغل على أنّه بعض نشاط الشخص، وحدة الشغل في النظام الدولي للوحدات هي جول (J)، ويمكن أيضًا تعريف الشغل المنجز على أنّه حاصل ضرب مكونات القوة في اتجاه الإزاحة وحجم الإزاحة، يقال إنّ الشغل المنجز هو الطاقة المنقولة.
الشغل المبذول بقوة مقدارها (1) نيوتن لتحريك جسم لمسافة متر واحد في اتجاه القوة، هناك عدد قليل من العوامل التي تؤثر على الشغل، وهذه هي:
- القوة (Force): يمكن تعريفها بأنّها دفع وسحب أي جسم إلى كتلة لتغيير سرعته وتسارعه، يجب أن يتم تطبيق القوة لإنجاز الشغل، إذا كانت القوة المؤثرة على جسم ما تساوي صفرًا بغض النظر عن حالة الجسم، فإنّ الشغل الذي تقوم به القوة يعتبر صفرًا.
- الإزاحة (Displacement): هذه الكمية المتجهة هي التي تعطي المسافة بين الموضع الأولي والموضع النهائي للجسم المزاح، إذا كانت إزاحة أي جسم تمّ إجراؤه بسبب تأثير القوة تساوي صفرًا، فسيكون الشغل المنجز أيضًا صفرًا.
يُعتبر الشغل المبذول بواسطة الجاذبية على جسم ما صفراً، حيث أنّ الجسم يواجه قوة صفرية عندما تكون زاوية الإزاحة متعامدة مع اتجاه القوة، هناك معادلة لحساب الشغل المبذول في الفيزياء:
W = F × D
حيث:
W – الشغل المنجز.
F – القوة.
D – الإزاحة.
بعض الأمثلة على الشغل هي: دفع السيارة أفقياً من السكون، إطلاق رصاصة، سقوط الكتاب من الطاولة، الصعود إلى الطابق العلوي، نشر الحطب وما إلى ذلك، هذه الأمثلة مأخوذة من سيناريوهات الحياة العادية، ممّا يبرر تعريف الشغل.
ما هي القدرة – Power؟
القدرة هي معدل الشغل، يمكن تعريفها على أنّها معدل استهلاك الطاقة، يختلف التعريف في فيزياء القدرة إلى حد ما عما يتم استخدامه في السياق على أساس منتظم في الحياة، وحدة القدرة في النظام الدولي للوحدات هي واط (W)، في حالة الآلات أو المركبات ذات المحركات، تختلف وحدة النظام الدولي (SI) والتي يطلق عليها المصطلح القدرة الحصانية (hp)، يمكن رؤية الواط في الحياة اليومية كوحدة كهربائية أيضًا، ممّا يعني أنّ الكهرباء هي شكل من أشكال الطاقة المستخدمة.
تخبرنا القدرة مدى سرعة إنجاز الشغل، فهي مرتبطة بالشغل، ولكن يتم استخدام القدرة بشكل أكبر في الحياة العادية بالمقارنة مع الشغل، تشير القدرة إلى المعدل الذي يمكن أن يتم به الشغل، ويمكن أن يكون بطيئًا أو سريعًا، تتحدد القدرة بعاملين: الشغل والوقت، تُعرَّف الطاقة بأنّها معدل الطاقة المستهلكة، لذلك عندما يتم حساب القدرة، فإنّها تعتمد على الشغل والوقت المستغرق لإنجازها.
هناك متوسط للقدرة يشير إلى الطاقة المستهلكة مقسومة على الوقت الإجمالي المستغرق، متوسط مقدار الشغل المنجز أو الطاقة المحولة لكل وحدة زمنية، يمكن حساب القدرة في الفيزياء باستخدام الصيغة التالية:
P = W / T
حيث:
P – القدرة.
W – الشغل.
T – الوقت.
يمكن تغيير القدرة بحيث يتم قياس القدرة القياسية إمّا في نقطة زمنية معينة أو عن طريق حساب متوسط القدرة، بعض الأمثلة على القدرة: المصابيح الكهربائية (60) واط تستهلك (60) جول من الطاقة، أو تسارع السيارة التي تعمل وتستهلك كميات كبيرة من الوقود، وغيرها.
الفرق بين الشغل والقدرة:
الفرق بين الشغل والقدرة هو مقدار ومعدل الطاقة المستخدمة، قد يبدو الشغل والقدرة متشابهين مع بعضهما البعض لأنّ كلاهما ينطوي على طاقة ولكن لديهما اختلافات من الناحية العلمية.
جدول المقارنة بين الشغل والقدرة:
| الشغل (Work) | القدرة (Power) |
| الشغل هو كمية قياسية “عددية”. | القدرة هي كمية قياسية “عددية”. |
| وحدة الشغل في النظام الدولي للوحدات هي الجول (J). | وحدة القدرة في النظام الدولي للوحدات هي واط (W). |
| معادلة حساب الشغل هي: Work = Force × Displacement | المعادلة لحساب القدرة هي: Power = Work/Time |
| يمكن أيضًا قياس الشغل بوحدات مثل الإلكترون فولت (eV) و (kWh) و (MWh) و (GWh). | يتم قياس القدرة أيضًا بوحدات مثل (kW) و (MW) و (GW). |
الاختلافات الرئيسية بين الشغل والقدرة:
- الشغل هو الطاقة المطلوبة لتحريك جسم ما، في حين أنّ القدرة تعني الطاقة المستهلكة لتحريك الجسم.
- يتم تحديد الشغل من خلال عوامل مثل القوة والإزاحة على عكس القدرة التي يتم تحديدها بالشغل المنجز والوقت.
- وحدة الشغل في النظام الدولي للوحدات (SI) هي الجول (Joules) ولكن وحدة الطاقة في نظام (SI) هي الواط (Watt) و(Horsepower) “في حالة السيارات أو أي آلة”.
- الشغل محسوب بالصيغة: (W = F × D)، بينما يتم حساب القدرة بواسطة الصيغة: (P = W / T).
- القدرة مفهوم أكثر استخدامًا في الحياة اليومية مقارنة بالشغل.
