رابطه کار و انرژی:

شما در سالهای گذشته با مفهوم انرژی آشنا شده اید

انرژی یعنی توانایی انجام کار      واحد انرژی همانند کار ، ژول است.

در سال گذشته همچنین خواندید اگر سیبی به وزن یک نیوتن(حدود صد گرم) بر روی شاخه درختی در ارتفاع یک متر با شد دارای یک ژول انرژی می باشد. و امسال با توجه به مطالبی که تاکنون خوانده اید می دانید که اگر این سیب سقوط کند یک ژول کار انجام می دهد.( خودتان حساب کنید.)

هرگاه کاری انجام شود برای انرژی دو حالت پیش می آید:

1)    انرژی از جسمی به جسم دیگر منتقل می شود. بطور مثال در حیاط مدرسه در حال راه رفتن هستید که ناگهان از پشت یک نفر که در حال دویدن است به شما برخورد می کند، در این حالت شما به جلو پرتاب می شوید زیرا انرژی دریافت کرده اید و شخص دیگر سرعتش کم می شود زیرا انرژی از دست داده است.

2)    انرژی از صورت و نوعی به صورت و نوع دیگر تبدیل می شود. بطور مثال در اثر تصادف، صدای تصادف در اثر تبدیل انرژی مکانیکی(حرکتی) به صوتی بوجود می آید.

همچنین هرگاه جسمی دارای انرژی باشد در صورتی که شرایط فراهم باشد می تواند کار انجام دهد مثلا سنگی که بالای کوه است تا زمانی که از حالت تعادل خارج نشود به پایین سقول نخواهد کرد. تا کار انجام دهد.

سوال: رابطه کار و انرژی چیست؟

هرگاه کاری انجام شود انرژی از جسمی به جسم دیگر منتقل می شود و یا صورت و نوع آن تغییر می کند و همچنین اگر جسمی دارای انرژی باشد در شرایط مناسب می تواند باعث حرکت جسم شود یعنی کار انجام دهد.

توان

بر خلاف نظر مردم که توان را همان زور بازو و قدرت یک فرد در بلند کردن وزنه می دانند از نظر علوم تجربی توان یعنی سرعت انجام کار و یا سرعت مصرف انرژی.

مثلا اگر به دو ماشین 1000 ژول انرژی یا کار بدهیم و یکی از ماشینها در 2 ثانیه و دیگری در 5 ثانیه این کار را انجام دهد می گوییم ماشینی که سریعتر و در زمان کمتری انرژی را مصرف کرده یا کار را انجام داده است توانش بیشتر است.

مقدار توان یک ماشین یا فرد از رابطه روبرو بدست می آید:           

می دانید واحد کار ژول و واحد زمان ثانیه است پس واحد توان ژول بر ثانیه یا وات w می باشد.

سوال: جمله زیر را تفسیر کنید:

" توان یک لامپ 100 وات است."

جواب: یعنی این لامپ در مدت یک ثانیه 100 ژول انرژی مصرف می کند یا به اندازه 100 ژول کار انجام می دهد.

مسئله 1 )    اگر به ماشینی 1000 ژول انرژی بدهیم و ماشین در مدت 4 ثانیه انرژی را مصرف کند توان ماشین چقدر است؟

مسئله 2 )  دانش آموزی وزنه 200 نیوتنی را در مدت 30 ثانیه از طبقه اول مدرسه به طبقع دوم که ارتفاعش سه متر بیشتر است می برد.

الف) توان این دانش آموز چقدراست؟

ب) در صورتی که شما این وزنه را بالا ببرید در چه صورت توان شما از توان دانش آموز بیشتر خواهد بود؟

مسئله 3 ) ماشینی با توان 5 کیلو وات در مدت 20 ثانیه وزنه 30 کیلوگرمی را چقدر بالا می برد؟