الشغل والطاقة والقدرة
| English | العربية |
|---|---|
| work done/wɜːk dʌn/ | الشغل المبذول |
| displacement/dɪˈspleɪsmənt/ | إزاحة |
| conservation of energy/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv ˈenədʒi/ | حفظ الطاقة |
| efficiency/ɪˈfɪʃənsi/ | الكفاءة |
| thermal energy/ˈθɜːml ˈenədʒi/ | طاقة حرارية |
| power/ˈpaʊə/ | قدرة |
Holding a bag does no work
- Hold a heavy bag still and your arm aches — but in physics you do zero work.
- Work needs the force to move something along its own direction.
- No movement (or a sideways force) means no work done 功.
Work done by a force
- $W = F s \cos\theta$, where $\theta$ is the angle between force and displacement 位移.
- Only the part of the force along the motion does work. Unit: $\text{J} = \text{N}\cdot\text{m}$.

الشغل والطاقة والقدرة
PE + KE = ثابت
الشغل ينقل الطاقة؛ أثناء السقوط، يتحول PE إلى KE مع ثبات المجموع الكلي.
قوة قدرها $10\ \text{N}$ تدفع صندوقاً مسافة $3.0\ \text{m}$ في اتجاه القوة. كم مقدار الشغل المبذول؟
القوة موازية للحركة ($\theta = 0$)، إذن $W = Fs = 10 \times 3.0 = 30\ \text{J}$.
Positive, negative, zero
- Force along the motion → positive work (energy given to the object).
- Force opposite the motion → negative work (e.g. friction takes energy away).
- Force at right angles → zero work.

Only the component F cos(theta) along the displacement does work
ما مقدار الشغل المبذول بواسطة قوة تؤثر بزاوية قائمة على الحركة؟
$W = Fs\cos 90^{\circ} = 0$. لا تبذل القوة العمودية التلامسية المؤثرة على سيارة في طريق مستوٍ أي شغل.
تقوم الاحتكاك بإبلاغ شغل سالب على جسم منزلق.
يشير الاحتكاك عكس اتجاه الحركة ($\theta = 180^{\circ}$)، لذا $W = -Fs$ — حيث يسحب الطاقة بعيداً.
Conservation of energy 能量守恒
- Energy is never made or destroyed — it only changes form or moves between objects.
- In a closed system the total energy stays constant.

Positive work (force along motion) and negative work (force opposite motion)
لا يمكن إنشاء الطاقة أو تدميرها، بل فقط ____ من شكل إلى آخر.
هذا هو حفظ الطاقة — ويبقى المجموع الكلي ثابتاً في نظام مغلق.
صل كل مصطلح بالتعريف الذي يضعه المصحح.
العبارة الأخيرة في تعريف الشغل هي ما يجعل القوة المؤثرة بزاوية قائمة على الحركة تبذل شغلاً معدوماً تماماً.
Efficiency 效率
- $\text{efficiency} = \dfrac{\text{useful output}}{\text{total input}} \times 100\%$.
- It is always below $100\%$ — some energy ends up as "useless" thermal energy 热能.

The same work done in less time means more power
تدفق الطاقة والكفاءة
ينقسم الطاقة الداخلة إلى شغل مفيد وطاقة ضائعة؛ الكفاءة = المفيد ÷ الداخل، والمفيد + الضائع يساوي دائماً الداخل.
آلة تستقبل $200\ \text{J}$ وتُخرج $60\ \text{J}$ من الطاقة المفيدة. ما كفاءتها (بالنسبة المئوية)؟
$\dfrac{60}{200} \times 100\% = 30\%$. أما الـ $140\ \text{J}$ الأخرى فتضيع، ومعظمها على شكل حرارة.
Power 功率
- Power is the rate of doing work: $P = \dfrac{W}{t} = \dfrac{\Delta E}{\Delta t}$.
- Unit: $\text{W} = \dfrac{\text{J}}{\text{s}}$.
Power, force and velocity
- For a force $F$ along the motion at speed $v$: $P = Fv$.
- A car at steady speed needs $P = F_{\text{resist}} \times v$; lifting a weight at speed $v$ needs $P = mgv$.
قوة $F$ تؤثر على جسم يتحرك بسرعة $v$ في اتجاه القوة. القدرة المنقولة هي:
في زمن $\Delta t$، الإزاحة هي $v\Delta t$ والشغل هو $Fv\Delta t$؛ بالقسمة على $\Delta t$ نحصل على $P = Fv$.
Worked example: a car at steady speed
- A car travels at a steady $25\ \text{m/s}$ against a total resistive force of $600\ \text{N}$. Find the useful output power of its engine.
- At steady speed the resultant force is zero, so the driving force equals the resistive force: $F = 600\ \text{N}$.
- $P = Fv = 600 \times 25 = 1.5\times10^{4}\ \text{W} = 15\ \text{kW}$.
- The step that carries the mark is stating why the driving force equals $600\ \text{N}$: constant velocity means zero resultant force.
- If the car were accelerating, the driving force would be larger than $600\ \text{N}$ and you could not use the resistive force in $P = Fv$ at all.
Marks that slip away
- Efficiency is useful output divided by total input. The input is always the larger number, so an answer above $100\%$ means the two were swapped.
- In $P = Fv$, $F$ is the driving force. It equals the resistive force only at constant speed.
- Use the vertical height in $mg\Delta h$, never the distance along a slope.
- Work done by a force is the force times the distance moved in the direction of the force. A force at right angles to the motion does no work.
- On a force-extension graph the area is the energy stored. The gradient is the stiffness, and reading one for the other is a whole question lost.
سيارة تسير بسرعة ثابتة 25 م/ث ضد مجمل قوة مقاومة قدرها 600 نيوتن. ما القدرة المفيدة الناتجة، بوحدة كيلوواط؟
تعني السرعة الثابت أن محصلة القوى تساوي صفراً، لذا تكون قوة الدفع 600 نيوتن والقدرة P = Fv = 15 كيلوواط. توضيح السبب الذي يجعل قوة الدفع مساوية للمقاومة هو ما يمنح العلامة.
في أي الحالات تبذل القوة شغلاً معدوماً؟ حدد كل الخيارات الصحيحة.
عملية الفرملة تبذل الكثير من الشغل، ولكن شغلاً سالباً. أما المدار فهو الحالة الأنيقة: الجاذبية دائماً عمودية على الحركة، لذا لا تتغير سرعة القمر الصناعي أبداً.
رتب عملية حساب الكفاءة بشكل صحيح.
المدخل دائماً هو الرقم الأكبر. كفاءة فوق 100% تعني تم تبديل الاثنين، والقسمة على الطاقة المهدرة هي الطريق الخاطئ الشائع الآخر.
You've got it
- work $W = Fs\cos\theta$ — only the part of $F$ along the motion counts
- energy is conserved; efficiency = useful ÷ total (always < 100%)
- power $P = \dfrac{W}{t} = Fv$