قانون-الطاقة-الحركية
الطاقة
تعرف الطاقة فيزيائيًا بأنها قدرة الجسم على إنجاز عمل ما، وتنشأ من حركة الأجسام المختلفة، وهناك أنواع متعددة من الطاقة تصنف بحسب مصدرها، وللطاقة القدرة على الانتقال بين الأجسام، وتعد الطاقة كمية ثابتة، فهي لا تفنى ولا تستحدث ولكن تتحول من شكل إلى آخر بحسب قانون حفظ الطاقة، أو القانون الأول للديناميكا الحرارية، وللطاقة علاقة مع خواص فيزيائية أخرى مثل القوة والشغل، كما تحكم عملية تحولات الطاقة قوانين عدة من بينها قانون الطاقة الحركية.[١]
أنواع الطاقة
بالرغم من أنّ التصنيف الأساسي للطاقة ينطوي على نوعين أساسيين هما الطاقة الحركية والطاقة الكامنة، إلا أنّ أنواعًا متعددة من الطاقة القابلة للقياس تنشأ من كلا النوعين، لذا فقد تم تصنيف الطاقة بشكل أكثر تفصيلًا إلى الأنواع الآتية:[٢]
- الطاقة الكامنة: هي الطاقة التي يمتلكها الجسم نتيجة لموقعه أو حالته.
- الطاقة الحركية: هي الطاقة التي تظهر نتيجة لحركة الأجسام، ويتم احتسابها باستخدام قانون الطاقة الحركية.
- الطاقة الميكانيكية: وهي الطاقة الحركية أو الكامنة الناتجة من حركة الالتواء أو الثني أو التمدد.
- الطاقة الحرارية: وهي طاقة داخلية تنشأ من حركة جزيئات المادة، وتنتقل الحرارة من مادة إلى أخرى بطرق متعددة مثل الإشعاع والحمل والتوصيل.
- الطاقة الضوئية: وتسمى أيضًا الطاقة المشعة، وهي الطاقة المرئية، وتتحرك إما على شكل موجات، أو على شكل جزيئات تسمى الفوتونات.
- الطاقة الكيميائية: هي الطاقة الكامنة بين الشحنات الكهربائية المختلفة.
قانون الطاقة الحركية
عندما تؤثر قوة ما بجسم ساكن فإنهّا تحركه، أما إذا كان الجسم متحركًا فإنّها تؤدي إلى تسارعه، تحتاج القوة إلى بذل مجهود محدد يسمى شغلًا، يؤدي إلى انتقال الطاقة إلى الجسم فيكتسب طاقة حركية، وتعتمد كمية الطاقة المنقولة على كتلة الجسم و السرعة التي اكتسبها، وتنتقل الطاقة الحركية بين الأجسم كما تتحول من شكل إلى آخر، لحساب كمية الطاقة الحركية، يجب معرفة قيمة الشغل المبذول بواسطة قوة ما، ويمكن اشتقاق قانون الطاقة الحركية باستخدام قانون الشغل والطاقة، مثلأً إذا أثرت قوة ما ق في جسم ساكن كتلته ك وتمت ازاحته مسافة مقدارها ف، فإن مقدار الشغل المبذول يتم حسابه باستخدام الصيغة الآتية:[٣]
الشغل = القوة * المسافة
وبما أن مقدار القوة يتم حسابه وفقًا للصيغة التالية:
القوة (ق) = الكتلة (ك) * التسارع (ت)
ومنه فإن:
الشغل (ش) =الكتلة (ك) * التسارع (ت) *المسافة (ف)
وباستخدام قانون نيوتن في الحركة للتعوض في قيمة التسارع، تصبح المعادلة:
ش = ك * (ع2 ²-ع1 ²)/ 2ف * ف
ش = ك * (ع2 ²-ع1 ²)/2
ش = 1/2*ك*ع2 ² _ 1/2*ك*ع1 ²
حيث (ع) هي السرعة و بما أنّ صافي الشغل يساوي مقدار التغير في الطاقة الحركية، فإنّ:
الطاقة الحركية (ط ح) = 1/2 * ك * ع ²
وتسمى الوحدة التي تستخدم في قياس الطاقة الجول، نسبة إلى الفيزيائي الإنجليزي جيمس بريسكوت جول، حيث واحد جول = 1 نيوتن لكل 1متر.المراجع[+]
- ↑ "Energy", www.britannica.com, Retrieved 5-1-2020. Edited.
- ↑ "Some Different Kinds of Energy", www.mansfieldct.org, Retrieved 5-1-2020. Edited.
- ↑ "What is kinetic energy?", www.khanacademy.org, Retrieved 5-1-2020. Edited.