La الطاقة الحركية هي الطاقة المرتبطة بالحركة و الطاقة الكامنة هي الطاقة المتعلقة بالموقع في النظام. بشكل عام، تمثل الطاقة قدرة الجسم أو النظام على بذل شغل. هناك نوعان أساسيان من الطاقة: الحركية والمحتملة. أي شكل آخر من أشكال الطاقة مشتق من هذين الاثنين، أو هو مزيج من الاثنين معا. على سبيل المثال، الطاقة الميكانيكية إنه مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة للنظام.
سنتناول في هذا المقال كل ما تريد معرفته عن الطاقة الحركية والطاقة الكامنة وكيفية عملها وخصائصها وأمثلة وأنواعها. بالإضافة إلى ذلك، سوف تتعلم كيفية تفاعل هذين الشكلين من الطاقة وتحويل بعضهما البعض في ظل ظروف مختلفة.
الطاقة الحركية والمحتملة
الطاقة الحركية
الطاقة الحركية هي الطاقة المرتبطة بحركة الأجسام. أي شيء متحرك لديه طاقة حركية، ويعتمد مقدار هذه الطاقة على عاملين رئيسيين: كتلة الجسم وسرعته. كلما زادت الكتلة أو زادت سرعتها، زادت الطاقة الحركية.
في النظام الدولي (SI)، يتم قياس الطاقة الحركية جول (ي). من الناحية الرياضية، صيغة حسابها هي:
المفوضية الأوروبية = 1/2 م * الخامس ^ 2,
حيث:
- m هي كتلة الجسم بالكيلو جرام (كجم).
- v هي سرعة الجسم بالأمتار في الثانية (م/ث).
هذا هو تتناسب الطاقة الحركية طرديا مع كتلة الجسم ومربع سرعته. وهذا يعني أن زيادة السرعة لها تأثير أكبر على الطاقة الحركية من زيادة الكتلة.
أمثلة على الطاقة الحركية
- البولينج: عندما يرمي الإنسان الكرة، فإنها تكتسب طاقة حركية. تعتمد كمية الطاقة على سرعة الكرة ووزنها.
- الرياح: الريح هي الهواء المتحرك. يمكن تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى كهرباء باستخدام توربينات الرياح.
- الحرارة: الطاقة الحرارية هي الشكل المجهري للطاقة الحركية، حيث تتحرك جزيئات النظام على المستوى الجزيئي عند تسخينها.
الطاقة الكامنة
الطاقة الكامنة، على عكس الطاقة الحركية، هي الطاقة المخزنة في جسم ما بسبب موقعه أو تكوينه. تكون هذه الطاقة "كامنة" حتى يتم إطلاقها من خلال نوع من التفاعل مثل السقوط أو تمدد الزنبرك أو التفريغ الكهربائي.
مثل الطاقة الحركية، يتم قياس الطاقة الكامنة أيضًا بالجول (J). أحد أكثر أشكال الطاقة المحتملة شيوعًا هو طاقة الجاذبية الكامنة، والذي يرتبط بارتفاع جسم ما في مجال الجاذبية.
صيغة حساب طاقة الجاذبية الكامنة هي:
إب = ملغ,
حيث:
- m هي كتلة الجسم بالكيلو جرام.
- g هو تسارع الجاذبية (9,8 م/ث² على الأرض).
- h هو الارتفاع بالأمتار.
أمثلة على الطاقة الكامنة
- الربيع الممتد أو المضغوط: يخزن الزنبرك طاقة الوضع المرنة. عندما يتم تحرير الربيع، يتم تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية.
- السدود: المياه المخزنة في السد لها طاقة جاذبية محتملة. يتم تحويلها إلى طاقة حركية عندما يسقط الماء وتدور التوربينات لتوليد الكهرباء.
- القوس والسهم: يتم تخزين الطاقة الكامنة المرنة عند سحب القوس. عندما تحرر الخيط، تتحول هذه الطاقة إلى طاقة حركية تدفع السهم.
كيف تعمل الطاقة الحركية؟
لكي يكتسب جسم ما الحركة، وبالتالي الطاقة الحركية، من الضروري تطبيق أ قوة خارجية. كلما زادت القوة والزمن المطبق، زادت سرعته، وبالتالي زادت طاقته الحركية. وبالمثل، إذا كانت كتلة الجسم أكبر، فستكون لديه طاقة حركية أكبر مقارنة بجسم أصغر يتحرك بنفس السرعة.
من الخصائص المهمة للطاقة الحركية أنها تستطيع ذلك تحويل من جسد إلى آخر. على سبيل المثال، عندما تصطدم سيارة متحركة بسيارة أخرى، تنتقل بعض طاقتها الحركية إلى السيارة الثانية، مما قد يؤدي إلى تحركها أيضًا.
خصائص الطاقة الحركية
- إنه مظهر من مظاهر الطاقة المرتبطة بالحركة.
- يمكن نقله من كائن إلى آخر.
- يمكنك التحول إلى أشكال أخرى من الطاقة، مثل الطاقة الحرارية عندما يحدث الاحتكاك.
- يعتمد حجمها على كتلة الجسم وسرعته.
La مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة من النظام هو ما يعرف باسم الطاقة الميكانيكية. يمكن تحويل كلا النوعين من الطاقة إلى بعضهما البعض، اعتمادًا على ظروف النظام.
أنواع الطاقة الكامنة
طاقة الجاذبية الكامنة
La طاقة الجاذبية المحتملة هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب ارتفاعه في مجال الجاذبية. كلما زاد ارتفاع الجسم، زادت طاقة الجاذبية الكامنة فيه.
والمثال الكلاسيكي هو مثال أ السفينة الدوارة. عندما يكون القطار في الأعلى، يكون لديه كمية كبيرة من الطاقة الكامنة. ومع نزوله، تتحول هذه الطاقة إلى طاقة حركية.
الطاقة الكامنة المرنة
La الطاقة الكامنة المرنة هي الطاقة المخزنة في الأجسام التي يمكن تمديدها أو ضغطها، مثل الزنبرك أو الشريط المطاطي. وعندما يتحرر التوتر، تتحول هذه الطاقة بسرعة إلى طاقة حركية.
طاقة الوضع الكيميائي
La الطاقة الكيميائية المحتملة يتم تخزينه في روابط الجزيئات والذرات. يتم إطلاق هذه الطاقة أثناء التفاعل الكيميائي، كما هو الحال عندما نحرق الوقود الأحفوري أو عندما يستخدم جسم الإنسان الجلوكوز لإنتاج الطاقة.
الطاقة الكهروستاتيكية الكامنة
وفي مجال الكهرباء، الطاقة الكامنة الكهروستاتيكية هي الطاقة المخزنة في الجسيمات المشحونة كهربائيا بسبب موقعها في مجال كهربائي. ويمكن تحويل هذه الطاقة إلى أنواع أخرى، مثل الطاقة الضوئية أو الحرارية، كما يحدث في الدوائر الكهربائية.
تعتبر الطاقات الحركية والمحتملة أساسية لفهم كيفية عمل العالم المادي. وبفضل التفاعل بين هذين النوعين من الطاقة يمكننا تفسير ظواهر متنوعة مثل طيران الطائرة، أو تدفق النهر، أو حتى تشغيل السيارة.