How does work...work? - Peter Bohacek

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Mark Freehoff

In Physics,

בפיסיקה,

the concepts of work and power help us understand

הרעיון של עבודה והספק עוזרים לנו להבין

and explain lots of things in our universe.

ולהסביר הרבה דברים ביקום.

Let's start with work.

בואו נתחיל עם עבודה.

Positive work is the energy we put into a system,

עבודה חיובית זו האנרגיה שאנחנו מכניסים למערכת,

and negative work is energy that is transferred out.

ועבודה שלילית היא האנרגיה שמועברת החוצה.

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

חשבו על עבודה חיובית כעל כסף שמוסף לחשבון הבנק שלכם,

and negative work as money taken out.

ועבודה שלילית ככסף שמוצא.

In the metric system,

בשיטה המטרית,

work and energy are measured in Joules.

עבודה ואנרגיה נמדדות בג'אול.

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

לדוגמה, בואו ניקח את שעון הסבא המכאני, העתיק והיפה.

We transfer energy into the clock

אנחנו מעבירים אנרגיה לתוך השעון

when we turn the crank

כשאנחנו מותחים אותו

to raise the heavy metal cylinders inside the clock.

כדי להעלות צילינדרים מתכתיים כבדים בתוך השעון.

When we do this, we are doing positive work,

כשאנחנו עושים את זה, אנחנו עושים עבודה חיובית,

adding energy to the clock,

מוסיפים אנרגיה לשעון,

and that energy is stored as gravitational potential energy.

והאנרגיה הזו נשמרת כאנרגיה פוטנציאלית כבידתית.

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

אנחנו יכולים לחשב את כמות העבודה שנעשתה על ידי הכפלת הכוח שהפעלנו

times the distance over which we apply the force.

כפול המרחק שבו הפעלנו את הכוח.

To raise the metal cylinders,

כדי להרים את גלילי המתכת,

we need to apply a force equal to their weight.

אנחנו מפעילים כוח שווה למשקל שלהם.

That is, equal to the force of gravity

זה אומר, שווה לכוח הכבידה

pulling downward on the cylinders.

שמושך אותם למטה.

These cylinders weight 300 Newtons,

הגלילים האלה שוקלים 300 ניוטון,

which is pretty heavy,

שזה די כבד,

about as much as a small child,

בערך במשקל של ילד קטן,

and if we lift them 1/2 meter,

ואם נרים אותם 1/2 מטר,

then we do 300 Newtons

אז אנחנו עושים 300 ניוטון

times 1/2 meter

כפול 1/2 מטר

or 150 Joules of work.

או 150 ג'אול של עבודה.

Power is the rate at which energy is transferred.

הספק הוא הקצב בו האנרגיה מועברת.

When we say rate,

כשאנחנו אומרים קצב,

we mean the amount of energy transferred

אנחנו מתכוונים לכמות האנרגיה המועברת

per unit of time.

ליחידת זמן.

In the metric system, power is measured in

בשיטה המטרית, הספק נמדד

Joules per second,

בג'אול לשניה,

or Watts.

או וואט.

The term Watt goes back to James Watt,

המונח וואט חוזר אחורה לג'יימס וואט,

who came up with the concept of horsepower

שהגה את הרעיון של כוח סוס

to measure the amount of power

כדי למדוד את כמות הההספק

produced by a typical work horse.

שמיוצר על ידי סוס עבודה טיפוסי.

James Watt was a producer of industrial steam engines,

ג'יימס וואט היה יצרן של מנועי קיטור תעשייתיים,

and he wanted his potential customers

והוא רצה שהלקוחות הפוטנציאלים שלו

to be able to make comparisons

יוכלו לעשות השוואות

between his steam engines and a familiar quanity,

בין מנועי הקיטור שלו ומידה מוכרת,

the power they could get from a working horse.

ההספק שהם יכולים לקבל מסוס עבודה.

It was such a useful idea

זה היה רעיון כל כך יעיל

that the metric system unit for power, the Watt,

שהיחידה בשיטה המטרית להספק, הוואט,

is named after James Watt.

נקראת על שם ג'יימס וואט.

Following in James Watt's footsteps,

בעקבות ג'יימס וואט,

let's compare the amount of power it takes

בואו נשווה את כמות ההספק הנדרשת

to run this grandfather clock

להפעיל את שעון הסבא

to the power we'd need to run

להספק שדרוש להפעיל

a bright, 100-Watt light bulb.

נורת 100 וואט בוהקת.

We can measure the power a person uses

אנחנו יכולים למדוד את ההספק שאדם מפעיל

to wind the clock

כדי למתוח את השעון

by dividing the amount of work they did

על ידי חלוקת כמות העבודה שהם עשו

by the time it took them to do it.

בזמן שהיה דרוש לעשות אותה.

If it takes 1 minute, or 60 seconds,

אם זה לוקח דקה אחת, או 60 שניות,

to lift the weights,

להרים את המשקולות,

then they are doing 150 Joules

אז הם עושים 150 ג'אול

divided by 60 seconds,

חלקי 60 שניות,

or 2.5 Joules per second of work.

או 2.5 ג'אולים לשניה של עבודה.

They are adding energy to the clock

הם מוסיפים אנרגיה לשעון

in the rate of 2.5 Watts.

בקצב של 2.5 וואט.

You would need about 40 times as much

אתם תצטרכו בערך פי 40

to run a bright, 100-Watt light bulb.

כדי להפעיל נורת 100 וואט בוהקת.

Before we let the clock run,

לפני שניתן לשעון לפעול,

the energy is stored

האנרגיה שמורה

as gravitational potential energy of the cylinders.

כאנרגיה כבידתית פוטנציאלית בגלילים.

It's like your bank account

זה כמו חשבון הבנק שלכם

when you have just deposited money.

כבדיוק הפקדתם כסף.

But if we let the clock run,

אבל אם ניתן לשעון לפעול,

the cylinders slowly move downward.

הגלילים ינועו למטה באיטיות.

Energy is leaving the clock.

אנרגיה עוזבת את השעון.

In fact, when the cylinders get to the bottom,

למעשה, כשהגלילים מגיעים לתחתית,

all the energy that we put in will have left.

כל האנרגיה שהכנסנו למערכת יצאה.

So how much power does the clock use?

אז בכמה הספק משתמש השעון?

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

הכוונה היא, כמה ג'אול של אנרגיה לשניה עוזבת את השעון

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

אם לוקח לגלילים 5 ימים לחזור למקומם המקורי?

We can figure this out

אנחנו יכולים לחשב את זה

because we already know how much work we did

מפני שאנחנו יודעים כמה עבודה עשינו

when we lifted the cylinders:

כשהרמנו את הגלילים:

150 Joules.

150 ג'אול.

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

אבל הפעם, לקח 5 ימים במקום דקה.

Five days is 5 times 24

חמישה ימים זה 5 פעמים 24

times 60

כפול 60

times 60 again

כפול 60 שוב

or 432,000 seconds.

או 432,000 שניות.

So we divide the work done by the time

אז אנחנו מחלקים את העבודה שנעשתה בזמן

and find the answer of about 0.00035 Joules per second,

ומוצאים שהתשובה היא בערך 0.00035 ג'אול לשניה,

or about 0.35 milliwatts.

או בערך 0.35 מיליוואט.

That's a tiny amount of power.

זו כמות מזערית של הספק.

This clock uses so little power

השעון הזה משתמש בכל כך מעט הספק

that you could run almost 300,000 clocks

שתוכלו להפעיל כמעט 300,000 שעונים

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

עם ההספק שדרוש להפעלת נורת 100 וואט אחת.

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

זה נכון, תוכלו להפעיל שעון בכל בית

in a medium sized city with that much power.

בעיר בינונית עם כמות ההספק הזו.

That's a pretty amazing conclusion

זו מסקנה די מדהימה

and it took knowledge of work

וזה הצריך ידע על עבודה

and power to figure it out.

והספק כדי להגיע לזה.