در این کتاب، کار را فقط برای حالتی شبیه آزمایشی که انجام دادید، تعریف میکنیم. در این حالت مقدار نیروی وارد شده به جسم ثابت است و جسم در مسیر مستقیم و در جهت نیرو جابهجا میشود (شکل ۲). در این حالت کار انجام شده روی جسم با رابطهٔ زیر تعریف میشود:
$ \text{کار} = \text{نیرو} \times \text{جابهجایی} $
در این رابطه، نیرو برحسب نیوتون ($N$)، جابهجایی برحسب متر ($m$) و کار برحسب ژول ($J$) است.
مثال:
شکل زیر وزنهبرداری را نشان میدهد که با واردکردن نیروی $۲۰۰۰ N$، وزنهای را بهآرامی تا ارتفاع $۱/۸ m$ بالا میبرد. کار انجام شده توسط این وزنهبردار چقدر است؟
پاسخ: با توجه به فرضهای مسئله داریم:
نیروی وارد شده به وزنه ازطرف وزنهبردار: $۲۰۰۰ N$
جابهجایی وزنه در جهت نیروی وارد شده به آن: $۱/۸ m$
با جایگذاری این مقدارها در رابطهٔ کار داریم:
$ \text{کار} = \text{نیرو} \times \text{جابهجایی} = 2000 N \times 1/8 m = 3600 J $
نیروهایی که کار انجام نمیدهند: اگر در مثال بالا، وزنهبردار وزنه را برای چند لحظه بالای سرش نگهدارد، یا مطابق شکل ۳، شخصی دیوار خانهای را هُل دهد، آیا کاری انجام میشود یا خیر؟ با توجه به تعریف کار میتوان گفت: چون در هر دو مورد جسم جابهجا نمیشود (جابهجایی جسم صفر است)، کار انجام شده توسط این نیروها هم صفر است.
اکنون شخصی را درنظر بگیرید که جعبهای در دست دارد و بهآرامی راه میرود. در این وضعیت خاص نیز که نیروی دست شخص بر جهت جابهجایی جسم عمود است، کاری انجام نمیدهد (شکل ۴).
جیمز ژول اوایل قرن نوزدهم در منچستر انگلستان به دنیا آمد. ژول آزمایشهای بسیاری انجام داد تا درک بهتری از مفهوم انرژی بهدست آورد و همچنین ماشینهایی بسازد که کارایی بیشتری داشته باشند. یکای انرژی در دستگاه بینالمللی یکاها به پاس خدمات علمی وی، «ژول» نامگذاری شده است.
پرسش و پاسخ بدون پرسش
تا کتون پرسشی ثبت نشده.