How does work...work? - Peter Bohacek

كيف يشتغل ... الشّغل؟ - بيتر بوهايسك

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

المترجم: Muhammad Al-Saifi المدقّق: khalid marbou

In Physics,

في الفيزياء،

the concepts of work and power help us understand

مفاهيم الشغل والقدرة تساعدنا على فهم

and explain lots of things in our universe.

وتفسير الكثير من الأمور في عالمنا.

Let's start with work.

لنبدأ مع الشغل.

Positive work is the energy we put into a system,

الشغل الإيجابي هو الطاقة التي نضعها في النظام،

and negative work is energy that is transferred out.

والشغل السلبي هو الطاقة التي تنتقل خارجًا.

Think of positive work as money being added to your bank account,

فكّر في الشغل الإيجابي على أنه إيداع للنقود في حسابك البنكي،

and negative work as money taken out.

والشغل السلبي هو سحب النقود من الحساب.

In the metric system,

في النظام المتري،

work and energy are measured in Joules.

الشغل والطاقة تقاسان بالجول.

As an example, let's take a beautiful, old, mechanical grandfather clock.

كمثال، لنأخذ ساعة بندول ميكانيكية عتيقة وجميلة،

We transfer energy into the clock

ننقل الطاقة إلى الساعة

when we turn the crank

عندما نحرِّك السَاعد

to raise the heavy metal cylinders inside the clock.

لرفع الأسطوانات المعدنية الثقيلة داخل الساعة.

When we do this, we are doing positive work,

حينما نقوم بذلك، نقوم بشغلٍ إيجابي،

adding energy to the clock,

بإضافتنا الطاقة إلى الساعة،

and that energy is stored as gravitational potential energy.

وتلك الطاقة خزَنت كطاقة كامنة ناشئة عن الجاذبـية.

We can calculate the amount of work done by multiplying the force we apply

يمكننا حساب كمية الشغل المنجز عن طريق ضرب القوة المطبّقة

times the distance over which we apply the force.

في المسافة التي تحركها الجسم بفعل القوة.

To raise the metal cylinders,

لرفع الأسطوانات المعدنية،

we need to apply a force equal to their weight.

نحن بحاجة إلى تطبيق قوة مساوية لوزنها.

That is, equal to the force of gravity

وهذا يعني أن تكون مساوية لقوة الجاذبية

pulling downward on the cylinders.

التي تسحب الأسطوانات إلى أسفل.

These cylinders weight 300 Newtons,

هذه الأسطوانات تزن 300 نيوتن،

which is pretty heavy,

إنها ثقيلة جداً،

about as much as a small child,

ما يقارب وزن طفل صغير،

and if we lift them 1/2 meter,

وإذا رفعناها نصف متر،

then we do 300 Newtons

نأخذ إذن 300 نيوتن

times 1/2 meter

مضروبة في نصف متر

or 150 Joules of work.

أي 150 جول من الشغل.

Power is the rate at which energy is transferred.

القدرة هي المعدّل الذي تنتقل به الطاقة.

When we say rate,

عندما نقول معدّل،

we mean the amount of energy transferred

نعني كمية الطاقة المنقولة

per unit of time.

لكل وحدة من الزمن.

In the metric system, power is measured in

في النظام المتري، القدرة تقاس

Joules per second,

بالجول لكل ثانية،

or Watts.

أو الواط.

The term Watt goes back to James Watt,

مصطلح الواط يعود إلى "جيمس واط"،

who came up with the concept of horsepower

الذي ابتكر مفهوم قوة الحصان (وحدة قدرة)

to measure the amount of power

لقياس كمية القدرة

produced by a typical work horse.

التي تنتج بواسطة حصان أعمال عادي.

James Watt was a producer of industrial steam engines,

"جيمس واط" كان منتجا للمحركات البخارية الصناعية،

and he wanted his potential customers

وأراد أن يكون زبناؤه المحتملون

to be able to make comparisons

قادرين على إجراء مقارنات

between his steam engines and a familiar quanity,

بين محركاته البخارية و بقية المحركات المألوفة،

the power they could get from a working horse.

عن طريق القدرة التي تستطيع أن تنتجها بواسطة حصان عمل.

It was such a useful idea

كانت هذه فكرة مفيدة

that the metric system unit for power, the Watt,

أن تكون وحدة القدرة في النظام المتري، الواط،

is named after James Watt.

التي سمّيت بإسم "جيمس وات".

Following in James Watt's footsteps,

سيرًا على خطى "جيمس وات"،

let's compare the amount of power it takes

لنقارن بين مقدار القدرة التي تستهلك

to run this grandfather clock

لتشغيل ساعة البندول

to the power we'd need to run

بالقدرة التي نحتاجها لتشغيل

a bright, 100-Watt light bulb.

مصباح بقدرة 100 واط.

We can measure the power a person uses

يمكننا قياس القدرة التي يستخدمها الشخص

to wind the clock

لتدوير الساعة

by dividing the amount of work they did

بتقسيم كمية الشّغل الذي قام به

by the time it took them to do it.

بالوقت المستغرق منه لعمل ذلك.

If it takes 1 minute, or 60 seconds,

إذا استغرق دقيقة واحدة، أو 60 ثانية،

to lift the weights,

لرفع الأثقال،

then they are doing 150 Joules

إذاً كمية الشّغل تساوي 150 جول

divided by 60 seconds,

مقسومة على 60 ثانية،

or 2.5 Joules per second of work.

يساوي 2.5 جولا لكل ثانية من الشّغل.

They are adding energy to the clock

لقد قام بإضافة الطاقة إلى الساعة

in the rate of 2.5 Watts.

بمعدّل 2.5 واط.

You would need about 40 times as much

قد تحتاجون حوالي 40 ضعفًا من هذا المعدّل

to run a bright, 100-Watt light bulb.

لتشغيل مصباح بقدرة 100 واط.

Before we let the clock run,

قبل أن نترك الساعة لتعمل،

the energy is stored

الطاقة خزّنت

as gravitational potential energy of the cylinders.

كطاقة كامنة في الأسطوانات (طاقة الوضع).

It's like your bank account

إنها مثل حسابك البنكي

when you have just deposited money.

عندما تودّع نقودك فيه.

But if we let the clock run,

ولكن لو تركنا الساعة تعمل،

the cylinders slowly move downward.

ستتحرك الأسطوانات ببطئ إلى الأسفل.

Energy is leaving the clock.

الطاقة تغادر الساعة.

In fact, when the cylinders get to the bottom,

في الواقع، عندما تصل الأسطوانات إلى النهاية،

all the energy that we put in will have left.

كل الطاقة التي وضعناها قد غادرتها.

So how much power does the clock use?

لذا، كم هي القدرة التي استهلكتها الساعة؟

That is, how many Joules of energy per second leave the clock

بمعنى آخر، كم جولاً من الطاقة قد غادر الساعة في كل ثانية

if it takes 5 days for the cylinders to return to their original position?

إذا استغرقت الأسطوانات 5 أيام لتعود إلى مكانها الأصلي؟

We can figure this out

بإمكاننا معرفة هذا

because we already know how much work we did

لأننا نعرف بالفعل كمية الشغل الذي أدّيناه

when we lifted the cylinders:

عندما رفعنا الأسطوانات:

150 Joules.

150 جولا.

But this time, it took 5 days rather than a minute.

لكن هذه المرة، استغرق الأمر 5 أيام بدلاً من دقيقة.

Five days is 5 times 24

خمسة أيام تعني 5 ضرب 24

times 60

ضرب 60

times 60 again

ضرب 60 مجددا

or 432,000 seconds.

أي 432,000 ثانية.

So we divide the work done by the time

لذا نقسِّم الشغل المنجز على الوقت

and find the answer of about 0.00035 Joules per second,

سنجد أن الإجابة هي حوالي 0.00035 جولا في الثانية،

or about 0.35 milliwatts.

أي مايقارب 0.35 مِلّي واط.

That's a tiny amount of power.

هذه كمية ضئيلة من القدرة.

This clock uses so little power

هذه الساعة تستخدم قدرة ضئيلة جدًا

that you could run almost 300,000 clocks

بإمكانك تشغيل ما يقرب من 300,000 ساعة

using the same power it takes to run one 100-Watt light bulb.

باستخدام نفس القدرة التي يستهلكها مصباح واحد بقدرة 100-واط.

That's right, you could run a clock in every house

هذا صحيح، بإمكانك تشغيل ساعة في كل بيت

in a medium sized city with that much power.

في مدينة متوسطة الحجم بذلك القدر من الطاقة.

That's a pretty amazing conclusion

هذا استنتاج مذهل

and it took knowledge of work

ويتطلب معرفة بالشغل

and power to figure it out.

والقدرة لاكتشاف ذلك.