العمل والطاقة الحركية

يُعرف العمل فيزيائياً بـ"الشغل"، وهو مقدار الطاقة اللازم توفرّها لتحريك جسم ما ضمن قوة معينة لمسافة محددة، ويعتمد وفقاً للنظام العالمي للوحدات وحدة القياس "جول" لقياس الشغل الفيزيائي، ويمكن الإشارة إلى أنه من الممكن انعدام كمية الشغل في حال تأثير القوى الطاردة المركزية فوق الحركة الدورانية لجسم ما وذلك لعدم قيامها بأي شغل كون الطاقة الحركية لا تتغير لهذا الجسم، مثال ذلك وضع كتاب فوق طاولة.

بشكلٍ أدّق، فإن العمل فيزيائياً هو أداء قوة ما لمجهود ما عند انتقالها من موضع إلى آخر، ويمكن استخدام عدة وحدات لقياس حركتها أو عملها هذا ومن بينها:

• الجول: ويرمز له فيزيائياً بـ J، ويساوي 1 كيلوغرام، مترمربع، ثانية-2.
• إرج، ويساوي 1 غرام، سنتمتر مربع، ثانية-2.
• 1جول= 107 إرج
• 1 كيلو واط ساعة= 3.6. 106 جول.
• 1 حصان=106.2.68 جول.

هي أحد أشكال الطاقة التي يكتسبها جسم ما نتيجة قيامه بحركة أو بذله مجهود ما، وهي تلك الطاقة اللازمة التي تتساوى مع الشغل الواجب توفّره ليقوم بتسريع الجسم وتغيير وضعيته من السكون إلى الحركة وفقاً لسرعة معينة، بغضّ النظر فيما إذا كانت هذه السرعة بشكل مستقيم أو زاوية. وفقاً لقانون انحفاظ الطاقة، فإنّه على الرغم من بذل الجسم لمجهود ما واكتسابه للطاقة الحركية إلا أن هذه الطاقة لا تتغير في حال لم يحدث أي احتكاك، وحتى تتم إعادة الجسم المتحرك إلى وضع السكون مرة أخرى لا بد من بذل مجهود أو شغل مجدداً يساوي الشغل الأول من الكبح.

يعود الفضل إلى ويليام أكام في التمييز بين الحركة الديناميكية أي الذاتية والحركة التي يقوم بها الجسم نتيجة التعامل مع أجسام أخرى، وكان ذلك في عام 1323م، وفي الفترة ما بين 1676-1689م تمكن غوتفريد لايبنتز من تطوير مفهوم القوة الحيّة كأسلوب للإشارة إلى الطاقة الحركية، واستمرّت الفكرة بالتطور حتى جاء لورد كلفن في سنة 1849م واستخدم مفهوم الطاقة الحركية.

تتفاوت أساليب وطرق حساب الطاقة الحركية لجسم ما وفقاً للحالة المطلوب دراستها؛ إذ يُعتمد على قوانين نيوتن للميكانيكا الكلاسيكية في حال تحرّك الأجسام ضمن سرعات أقل من سرعة الضوء أي أقل من 300 ألف كيلومتر في الثانية، أما في حال كانت سرعة الجسم تتقارب مع سرعة الضوء فيمكن الاعتماد على قانون آينشتاين الناجمة عن النظرية النسبية، ويُعزى السبب في اختلاف القانون وفقاً للحالة بأنّ معادلات نيوتن ذات سرعات بطيئة بالإضافة إلى عدم قدرتها على وصف حركة الذرة والإلكترونات.