مرحبًا بأبنائنا وبناتنا الطلاب في المملكة العربية السعودية، نأمل أن تكونوا في أتم الصحة والعافية. سنتناول اليوم موضوعًا مهمًا في علم الفيزياء يتعلّق بالآلات البسيطة، وهو مفهوم الفائدة الآلية في أنظمة البكرات. عند استخدام مجموعة من البكرات، يتم توزيع القوة المبذولة على عدة أسطوانات، مما يساعد على تقليل الجهد المطلوب لرفع حمولة معينة. ومع ذلك،
يزداد جهد القوة المبذول إذا استعملنا مجموعة من البكرات ومن ثم يمكن الحصول على فائدة آلية أكبر من واحد
هو تصور غير صحيح، إذ أن الفائدة الآلية ترتبط بشكل أساسي بعدد الأشرطة التي تمر على البكرات. الفائدة الآلية تُحسب عبر قسمة المسافة التي يتحرك فيها المستخدم على المسافة التي تتحرك فيها الحمولة. بالتالي، فإن زيادة عدد البكرات تزيد من عدد الأشرطة التي تدور، مما يرفع الفائدة الآلية، ولكنها لا تؤدي إلى زيادة الجهد المبذول، بل على العكس، فهي تقلل من الجهد المطلوب.
فهم العلاقة بين البكرات والفائدة الآلية
عند استخدام نظام من البكرات، توجد علاقة واضحة بين عدد البكرات والفائدة الآلية:
- كلما زاد عدد البكرات، زادت الفائدة الآلية.
- الفائدة الآلية تساوي عدد الأشرطة التي تحمل الحمل.
- زيادة الفائدة تخفف من الجهد المبذول، لكنها لا تغير من الجهد المطلوب بشكل جذري.
الجدول التالي يوضح العلاقة بين عدد البكرات والفائدة:
| عدد البكرات | الفائدة الآلية | الجهد المبذول (تقريبًا) |
|---|---|---|
| 2 | 2 | نصف الجهد التقليدي |
| 4 | 4 | ربع الجهد |
| 6 | 6 | سدس الجهد |
لكن، من المهم أن نفهم أن الجهد المبذول لا يزيد مع زيادة البكرات، وإنما ينقص، ويُعبر عن ذلك بمفهوم الفائدة الآلية.
لذلك، فإن العبارة أن يزداد جهد القوة المبذول إذا استعملنا مجموعة من البكرات ومن ثم يمكن الحصول على فائدة آلية أكبر من واحد، تعتبر غير صحيحة، إذ أن زيادة عدد البكرات تساعد على تقليل الجهد المبذول، وتزيد من الفائدة الآلية.
الجواب:
العبارة غير صحيحة، إذ أن استخدام مجموعة من البكرات يقلل من الجهد المطلوب ويزيد من الفائدة الآلية، وليس العكس.