← العودة للدرس
1 / 16
القدرة
🌿

القدرة

شرح منظم من كتاب الوزارة — استاتيكا وديناميكا

رياضيات تطبيقية · الديناميكا · الوحدة 6
القدرة
شرح منظم من كتاب الوزارة — استاتيكا وديناميكا
📖 الدرس 3
⏱ ~45 دقيقة
📚 كتاب الوزارة
📝

تركيز الامتحان

📝
تركيز الامتحان
  • مسألة تطبيقية — اقرأ السؤال مرتين — حدد «تعريف القدرة : هي المعدل الزمن» · مثال: القدرة
  • اختيار من متعدد — راجع «قد يبدو لك أن الآلة الأولى هي الأقد» · مثال: القدرة

فكر ناقش

فكر ناقش
إذا بذلت آلة شغّلا قدره ٢٠٠ ثقل كجم. متر في ٤ دقائق وبذلت آلة أخرى شغّلا قدره ١٠٠ ثقل كجم. متر في دقيقة واحدة. فأي من الآلتين أقدر (أكفأ) من الأخرى؟ قد يبدو لك أن الآلة الأولى هي الأقدر من الآلة الثانية لأنها بذلت شغّلا أكثر. ولكن ما بذلته الآلة الأولى في الدقيقة الواحدة = ١{٤ = ٥٠ ثقل كجم. متر وما بذلته الآلة الثانية ١ في الدقيقة الواحدة = ١٠٠ ثقل كجم. متر من ذلك نستنتج أنه لقياس قدرة آلة لابد من معرفة ما تبذله هذه الآلة من شغل في وحدة الزمن تعريف القدرة : هي المعدل الزمني لبذل شغل
📐

ويصاغ هذا التعريف أيضًا كالآتي:

📐
ويصاغ هذا التعريف أيضًا كالآتي:
"القدرة هي الشغل المبذول في وحدة الزمن" القدرة = {_1 (_)
{_1 (_) = {_1 =
= {_1 ( _ {_1 ) _1
= {_1 (_) = {_1 ( ) _1
{_1 (_) =
وإذا كانت لها نفس اتجاه القوة فإن القدرة = _0 _0 من ذلك نجد أن القدرة كمية قياسية تتعين عند كل لحظة زمنية بمعلومية ق، ع وتحدد قيمتها بالمعدل الزمني لبذل الشغل عند هذه اللحظة. لاحظ أن القدرة تتعين لحظيًا (عند لحظة معينة) خلافًا للشغل الذي يحسب دائمًا بين لحظتين زمنيتين.
🔬

المصطلحات الأساسية

🔬
المصطلحات الأساسية
💡

الأدوات المستخدمة

💡
الأدوات المستخدمة
الفكرة المتوسطة: إذا بذلت القوة شغلاً قدرة خـ خلال فترة زمنية Δن = ن، فإن: القدرة المتوسطة = خـ{| | = ض{| |
١
آلة حاسبة علمية.
🎯

استخدام التكامل في إيجاد الشغل

🎯
استخدام التكامل في إيجاد الشغل
القدرة = ض{عن (خـ) ض = ض (القدرة) ن

القدرة المتغيرة وأقصى قدرة

القدرة المتغيرة وأقصى قدرة
عند ثبوت مقدار القوة في فإن مقدار القدرة يتغير طرديًا مع مقدار سرعة الجسم ع ويكون في ثابت التغير حيث القدرة = ع ع وكلمة تغير مقدار السرعة تغير مقدار القدرة ونحصل على أقصى قدرة عندما تصبح السرعة أقصى مايمكن ويطلق على القدرة في هذه الحالة قدرة الآلة (بوجه عام)
📐

وحدات قياس القدرة:

📐
وحدات قياس القدرة:
بما أن القدرة تساوي المعدل الزمني لبذل الشغل. وحدة قياس القدرة = وحدة قياس الشغل{وحدة قياس الزمن = وحدة قياس القوة وحدة قياس السرعة
🔬

ومن وحدات قياس القدرة:

🔬
ومن وحدات قياس القدرة:
الوات (نيوتن، م/ث)، ث كجم، م/ث - ارج / ث، الحصان
يعرف النيوتن - متر / ثانية على أنه قدرة قوة تبذل شغلاً بمعدل زمني ثابت مقداره نيوتن - متر واحد في كل ثانية. ويطلق أيضاً على وحدة النيوتن - متر / ثانية (جول / ثانية) إسم «الوات»
يعرف ثقل كيلوجرام، متر / ثانية على أنه قدرة قوة تبذل شغلاً بمعدل زمني ثابت مقداره كيلو جرام - متر واحد في كل ثانية.
يعرف الإرج / ثانية على أنه قدرة قوة تبذل شغلاً بمعدل زمني ثابت مقداره إرجا واحدا في كل ثانية.
يعرف الحصان على أنه قدرة الآلة التي تبذل شغلاً قدره ٧٥ كجم، م كل ثانية.
💡

فيما يلي قواعد التحويل بين مختلف وحدات القدرة.

💡
فيما يلي قواعد التحويل بين مختلف وحدات القدرة.
الشغل، الطاقة، القدرة كما أن هناك وحدات أخرى للقدرة مثل الكيلو وات والحصان.
= ٧٥ × ٩,٨ نيوتن. متر/ث = ٧٣٥ نيوتن. متر/ث (وات) = ٧٣٥,٠ كيلو وات
القهوة (م) = ك ٤ = ٥٠ × ٩,٨ × ٥٠٠ نيوتن سرعة الرجل المتوسطة = (المسافة) / (الزمن) = (٤٤١/٦٠ × ١٥) م/ث القدرة المتوسطة = (القهوة × السرعة) = (٤٩٠ × ٤٩٠) م/ث = ٤٩٠,١ وات
الجسم يتحرك بسرعة منتظمة « تبعا للقانون الأول لنيوتن فتكون م = م = ١٥ × ٢ = ٣٠ تقل كيلوجرام سرعة السيارة = (١٠٨ × ١٠٨) م/ث ∴ القدرة = (٣٠ × ٣٠) م/ث = ٩٠٠ كجم. م/ث ∴ القدرة = (٧٥ / ٩٠٠) حصان
🎯

الحل

🎯
الحل
معادلة الحركة
(في متن)
∴ أقصى قدرة للسيارة = م × ع = ٧٥ × ٢٥ / ٧٥ = ٤٢ حصان
عامل وظيفته تحميل صناديق على شاحنة كتلة الصندوق الواحد ٣٠ كجم فإذا كان إرتفاع الشاحنة ٩ متر احسب عدد الصناديق التي يستطيع العامل تحميلها في زمن قدره ١ دقيقة إذا كانت قدرته المتوسطة تساوي ٠,٦ حصان.
١
م = ك.ج / م
٢
م = ٢٠ × ٩ × ٩ × ٩ × ١٠ × ٩ × ٩ × ٢٥
١
ع = ٤٥ × ٢٥ / م / ث

الحل

الحل
القدرة = الشغل الكلى الزمن{الزمن = عدد الصناديق الشغل اللازم لتحميل صندوق واحد{الزمن ∴ عدد الصناديق اللازم تحميلها في زمن قدره ١ دقيقة = ٣٠ ٠,٦{٠,٩ ٩,٨ ٣٠ = ٧٣٥ ٢٣0{١٠٠ = ١٠٠ صندوق لكل دقيقة القدرة × الزمن / الشغل للصندوق الواحد الشغل، الطاقة، القدرة
قطار كتلته ٢٠٠ طن يصعد منحدرًا يميل على الأفق بزاوية جيبها 1{٢٠٠ بسرعة منتظمة مقدارها ٢٧ كم/س. ضد مقاومت للحرکة موازية لاتجاه خط أكبر ميل للمستوى بمعدل ١٨ ثقل كجم لكل طن من الكتلة. فما قدرة القاطرة بالحصان؟ وإذ هبط القطار على المنحدر بنفس السرعة فكم تكون قدرة القاطرة في هذه الحالة بفرض ثبوت مقاومت الحرکة في الحالتين؟
نتخذ متجه وحدة S في اتجاه الحرکة أي إلى أعلى المستوى. ∴ مقاومت الحرکة = 200 18 = 300 ثقل كجم مركبة وزن القطار في اتجاه المستوى = 200 1000 1{200 = 1000 ثقل كجم ∴ القطار يصعد بسرعة منتظمة ∴ قوة المحرك = المقاوِمات + مركبة الوزن = 300 + 1000 = 6500 ثقل كجم ∴ القدرة = a_0 ع حيث a_0 قوة المحرك، ع السرعة ∴ القدرة = 6500 27 1{18 6500 ثقل كجم. متر/ث = 1{70 1{18 27 6500 حصان
نتخذ متجه وحدة S في اتجاه الحرکة أي إلى أسفل المستوى. ∴ القطار يهبط بسرعة منتظمة ∴ قوة المحرك + مركبة الوزن = المقاوِمات ∴ قوة المحرك + ١٠٠٠ = ٣٦٠٠ ∴ قوة المحرك = ٣٦٠٠ ثقل كجم ∴ القدرة = a_0 ع حيث a_0 قوة المحرك، ع السرعة (لأنها لم تتغير) ∴ القدرة = 300 27 1{18 2700 حصان
📐

مثال محلول

📐
مثال محلول
١
يتحرك جسيم كتلته ١ كجم تحت تأثير القوة ق = ٣ س = ٤ ص بحيث كانت إزاحته ق كدالة في الزمن. تعطى بالعلاقة ق = ٣ ن + س = ٦ ن. أوجد الشغل المبذول من القوة ثم أوجد القدرة عندما ن = ٢ ثانية إذا كانت ق مقيسة بالنيوتن، ف مقيسه بالمتر، ن بالثانية.
١
: س = ق = ق
٢
: س = (٣، ٤، ٦ ن) = (٣، ١٨ ن) = (٣، ٢٤ ن)
٣
: القدرة = (٣، ٤ ن) = (٣، ٢٤ ن)
🔬

مثال محلول

🔬
مثال محلول
الشغل المبذول خلال الثواني الثلاث الأولى = (٣، ٤ ن) = ٢ ن = ٤ ن = [٣ ن + ٢ ن] = ٢ = ٩٩ وحدة شغل الشغل المبذول خلال الثانية الرابعة = (٣، ٤ ن) = ٢ ن = ٤ ن = [٣ ن + ٢ ن] = ٢ = ١٢٥ وحدة شغل كتاب الرياضيات التطبيقية ١٥٥ الشغل، الطاقة، القدرة مثال
الحل :. = (القدرة) 0 : = 120 120 :. = (٧٣٥) 120 : الشغل = التغير في طاقة الحركة : 1{2 = ( 2{1 + 120{120 ) 120 : 1{2 = 120 125 : 1{2 = 125 120 : 1{2 100 = 120 125 : ن = ٨ ث
تمارين ٣ - ٣ أكمل
القادة
جيبهَا ١/٤ علماً بأن المقاومة واحدة على الطريقين.
منحدر يميل على الأفقي بزاوية جيبها ٠٣، أوقف السائق المحرك وتحركت السيارة أسفل المنحدر بسرعة السابقة نفسها فإذا كانت مقاومة المنحدر ٢/٣ مقاومة الطريق الأفقي فأوجد: أولاً: مقاومة المنحدر بثقل الكيلو جرام. ثانياً: قدرة محرك السيارة على الطريق الأفقي.
جيبهَا ١/٤، عادت السيارة وهبطت على الطريق نفسه بأقصى سرعة لها وقدرها ١٣٥ كم/س. عين مقدار قوة مقاومة الطريق للحركة بفرض أنه لم يتغير طوال الوقت ثم أوجد قدرة محرك السيارة.
الطائرة عندئذ. وإذا كانت مقاومة الهواء تتناسب مع مربع سرعتها، أوجد قدرة المحرك عندما تطير أفقياً بسرعة ثابتة قدرها ١٨٠ كم/ساعة.
القطار، إذا كانت كتلة القطار والقاطرة معًا ٢٠٠ طن، أوجد أقصى سرعة يصعد بها القطار طريقاً منحدراً يميل على الأفقي بزاوية جيبها ١/٤ على فرض أن مقاومة الطريق للحركة لم تتغير.
هي ١٨ كم/ساعة، فأحسب مقاومة الطريق بثقل كجم، وإذا علم أنه صعد منحدراً يميل على الأفقي بزاوية جيبهَا ٣/٤ بأقصى سرعة له فإحسب هذه السرعة بالكم/ساعة.
حصان. أوجد مقاومة الطريق لكل طن من الكتلة بثقل كجم، وإذا كانت المقاومة تتناسب مع السرعة، فأوجد قدرة المحرك الحصان عندما تصعد العربة منحدراً يميل على الأفقي بزاوية جيبها ١/٤ بسرعة منتظمة قدرها ٩٦ كم/س
(ب) بأقصى سرعة وقدرها ٩٠ كم/س. إحسب قدرة محرك السيارة إذا علمت أن مقاومة الطريق لحركتها تقدر بنسبة ١٣٪ من وزن السيارة، حملت السيارة عند وصولها إلى الموقع (ب) شحنة كتلتها ١/٤ طن ثم تحركت صاعدة الطريق الى موقع (أ) بأقصى سرعة، أوجد هذه السرعة إذا ظلت المقاومة على نفس نسبتها من الوزن.
وكتلتها ١٥ طن، فزادت أقصى سرعة له بمقدار ٧,٥ كم/س. أوجد قدرة الآلة الحصان. وكذلك كتلة القطار، علماً بأن المقاومة تساوي ٩ ثقل كجم عن كل طن من الكتلة. الشغل، الطاقة، القدرة
جسم يتحرك تحت تأثير القوة = 0 و +. وكان متجه إزاحته يعطى كدالة في الزمن ن بالعلاقة = (1) n + (2) n. أوجد إذا كانت مقيسة بالنيوتن، ف بالمتر، ن بالثانية.
جسم كتلته 0 كجم يتحرك تحت تأثير قوة وكان متجه موضع الجسم عند أي لحظة زمنية ن يعطى بالعلاقة = (1) n + (2) n حيث n مقيسة بالمتر، بالنيوتن، ن بالثانية. أوجد :
إذا كانت قدرة آلة (بالحصان) تساوي (1) n - (2) n حيث ن الزمن بالثواني، ن [0, 120] أوجد :
جسم كتلته 0 كجم يتحرك تحت تأثير قوة بحيث كان متجه موضعه عند الزمن ن يعطى بالعلاقة = (1) n + (2) n إذا كانت مقيسة بالنيوتن، س بالمتر. فأوجد :
جسم كتلته 0 كجم يتحرك تحت تأثير قوة بحيث كان متجه سرعته يعطى بالعلاقة = (1) n + (2) n إذا كانت مقيسة بالنيوتن، ع بوحدة م/ث فأوجد :
⚖️

مقارنة سريعة

⚖️
مقارنة سريعة
تم إكمال الشريحة!