القدرة هي معدل إنجاز الشغل في فترة زمنية محددة. رياضياً، القدرة هي نسبة الشغل إلى الزمن.
P = W/t
الوصف: P = القدرة (جول/ثانية = واط)، W = الشغل (جول)، t = الفترة الزمنية (ثانية)
بناءً على هذه المعادلة، يمكن استنتاج أنه كلما زاد معدل العمل، زادت القدرة. من ناحية أخرى، كلما قل معدل العمل، قلت القدرة. ويشير معدل العمل إلى سرعة إنجاز العمل.
[irp]
القدرة كمية قياسية. وحدة قياس القدرة في النظام الدولي للوحدات هي الجول/ثانية. الجول/ثانية = الواط (يُختصر إلى W)، وقد سُميت كذلك تكريمًا لجيمس وات. أما وحدة قياس القدرة في النظام الإمبراطوري البريطاني فهي قدم-رطل/ثانية.
هذه الوحدة صغيرة جدًا للاستخدامات العملية، لذا تُستخدم وحدة القدرة الحصانية (المختصرة بـ hp) الأكبر. القدرة الحصانية الواحدة = 550 قدم-رطل في الثانية = 764 واط = ¾ كيلوواط.
يمكن التعبير عن كمية العمل بوحدات القدرة مضروبة في الزمن، مثلاً بالكيلوواط ساعة (kWh). يشير كيلوواط ساعة واحد إلى العمل المنجز بمعدل ثابت قدره كيلوواط واحد لمدة ساعة واحدة.
1. يصعد شخص كتلته 50 كجم درجًا ارتفاعه 10 أمتار في دقيقتين. تسارع الجاذبية الأرضية ( g) يساوي 10 م/ ث² . احسب القدرة.
معروف :
الكتلة (م) = 50 كجم
الارتفاع (ح) = 10 أمتار
تسارع الجاذبية الأرضية (g) = 10 م/ ث²
الفترة الزمنية ( t) = دقيقتان = 2 × 60 = 120 ثانية
مطلوب : طاقة (P)
الحل:
صيغة القوة:
ف = ث / ر
P = القدرة ، W = الشغل ، t = الزمن
صيغة العمل:
W = F s = wh = mgh
W = الشغل ، F = القوة ، w = الوزن ، d = الإزاحة ، h = الارتفاع ، m = الكتلة، g = تسارع الجاذبية الأرضية
W = mgh = (50)(10)(10) = 5000 جول.
P = W / t = 5000 / 120 = 41.7 جول / ثانية ثانية.
[irp]
2. احسب القدرة اللازمة لشخص وزنه 60 كجم يتسلق شجرة ارتفاعها 5 أمتار في 10 ثوانٍ. علماً بأن تسارع الجاذبية الأرضية 10 م/ ث².
معروف :
الكتلة (م) = 60 كجم
الارتفاع (ح) = 5 متر
تسارع الجاذبية الأرضية (g) = 10 م/ ث²
الفاصل الزمني (t) = 10 ثوانٍ
مطلوب : الطاقة
الحل:
عمل :
W = mgh = (60)(10)(5) = 3000 جول
الطاقة:
P = W / t = 3000 / 10 = 300 جول/ثانية.
3. لعبة كوميدية دوارة بقدرة 300 واط، وتدور لمدة 5 دقائق، موزعة على 5 دورات. الطاقة التي تستهلكها هي...
أ. 15 كيلو جول
ب. 75 كيلو جول
ج. 90 كيلو جول
د. 450 كيلو جول
معروف :
القدرة (P) = 300 واط = 300 جول/ثانية
الفترة (T) = 5 دقائق = 5 × 60 ثانية = 300 ثانية
عدد الدورات = 5
مطلوب: الطاقة المستخدمة في الكوميديا الدوارة
الحل:
والجواب الصحيح هو د.
[wpdm_package id = '1190 ′]
- تم إنجاز العمل من خلال حل المشكلات بالقوة
- مسائل وحلول الطاقة الحركية المتعلقة بالشغل
- مسائل وحلول مبدأ الشغل والطاقة الميكانيكية
- مشاكل وحلول طاقة الوضع التثاقلية
- الطاقة الكامنة للزنبرك المرن: مسائل وحلول
- مشاكل الطاقة وحلولها
- تطبيق قانون حفظ الطاقة الميكانيكية لحركة السقوط الحر
- تطبيق قانون حفظ الطاقة الميكانيكية للحركة الصاعدة والهابطة في حركة السقوط الحر
- تطبيق قانون حفظ الطاقة الميكانيكية للحركة على سطح منحني
- تطبيق قانون حفظ الطاقة الميكانيكية للحركة على مستوى مائل
- تطبيق قانون حفظ الطاقة الميكانيكية لحركة المقذوفات
