جدول المحتويات
الطاقة المستهلكة على الأجسام
فيما يلي بعض الأمثلة الحسابية التي توضح كيفية حساب الطاقة المستهلكة والإنتاجية في سيناريوهات مختلفة.
مثال:
لنفترض أن رافعة ترفع صندوقًا بقوة رفع مقدارها 4000 نيوتن. إذا قامت الرافعة بسحب الصندوق إلى الأعلى لمسافة 15 مترًا، فما مقدار الطاقة التي بذلتها قوة الرفع على الصندوق؟
الحل:
يتم حساب الطاقة المستهلكة باستخدام القانون التالي:
الطاقة المستهلكة = القوة × المسافة × جتا(الزاوية بين القوة والمسافة)
ش = ق × ف × جتاθ
في هذه الحالة، القوة تتجه إلى الأعلى والمسافة أيضًا إلى الأعلى، مما يعني أن الزاوية بينهما تساوي صفر. وبالتالي:
الطاقة المستهلكة = 4000 × 15 × جتا0
الطاقة المستهلكة = 4000 × 15 × 1
الطاقة المستهلكة على الصندوق = 60,000 نيوتن.م = 60,000 جول.
الإنتاجية المطلوبة لإتمام المهام باستخدام الطاقة والوقت
مثال:
تحتاج آلة كهربائية إلى 200 جول من الطاقة لإنجاز عملها خلال 20 ثانية. احسب مقدار إنتاجية الآلة الكهربائية.
الحل:
يتم حساب الإنتاجية باستخدام القانون التالي:
الإنتاجية = الطاقة المستهلكة لإنجاز العمل / الوقت المستغرق
ق = ش / ز
بتعويض القيم المعطاة في القانون:
الإنتاجية = 200 / 20
الإنتاجية = 10 جول/ثانية = 10 واط
العلاقة بين الطاقة والإنتاجية
مثال:
قام شخص اسمه أحمد بسحب جسم لمسافة 12 مترًا في الاتجاه الأفقي بقوة مقدارها 10 نيوتن خلال 15 ثانية. بينما قام شخص آخر اسمه حسام بسحب نفس الجسم لنفس المسافة (12 مترًا) خلال 10 ثوانٍ. من هو الشخص الذي بذل طاقة أكبر، وأيهما لديه إنتاجية أكبر؟
حساب الطاقة والإنتاجية لأحمد:
-
الطاقة التي بذلها أحمد:
الطاقة = القوة × المسافة × جتاθ
الطاقة = 10 × 12 × 1
الطاقة المبذولة = 120 جول. -
الإنتاجية التي يمتلكها أحمد:
الإنتاجية = الطاقة المستهلكة لإنجاز العمل / الوقت المستغرق
الإنتاجية = 120 / 15
الإنتاجية = 8 واط.
حساب الطاقة والإنتاجية لحسام:
-
الطاقة التي بذلها حسام:
الطاقة = القوة × المسافة × جتاθ
الطاقة = 10 × 12 × 1
الطاقة المبذولة = 120 جول. -
الإنتاجية التي يمتلكها حسام:
الإنتاجية = الطاقة المستهلكة لإنجاز العمل / الوقت المستغرق
الإنتاجية = 120 / 10
الإنتاجية = 12 واط.
تحليل النتائج:
نلاحظ أن كلا الشخصين بذل نفس القدر من الطاقة، إلا أن حسام لديه إنتاجية أكبر من أحمد، حيث إنه أنجز نفس العمل في وقت أقل.