الطاقة الحركية هي الطاقة المرتبطة بالحركة والطاقة الكامنة هي الطاقة المرتبطة بالموقع في النظام. بشكل عام ، الطاقة هي القدرة على القيام بالعمل. تمثل كل من الطاقة الحركية والطاقة الكامنة النوعين الأساسيين للطاقة الموجودة. أي طاقة أخرى هي نسخة مختلفة من الطاقة الكامنة أو الطاقة الحركية أو مزيج من الاثنين. على سبيل المثال ، الطاقة الميكانيكية هي مزيج من الطاقة الحركية والمحتملة.
في هذا المقال نخبرك بكل ما تحتاج لمعرفته حول الطاقة الحركية والمحتملة وخصائصها وأمثلة عليها.
الطاقة الحركية والمحتملة
الطاقة الحركية
الطاقة الحركية هي نوع الطاقة المرتبطة بالحركة. كل ما يتحرك له طاقة حركية. في النظام الدولي (SI) ، وحدة الطاقة الحركية هي jouje (J) ، وهي نفس وحدة الشغل. الجول الواحد يساوي 1 كجم م 2 / ثانية 2. هناك العديد من الأمثلة على استخدام الطاقة الحركية في الحياة اليومية.
- البولينج: البولينج هو شخص يرمي كرة وزنها 3-7 كجم لإسقاط 10 دبابيس ، والتي تعتمد على الطاقة الحركية التي تحملها الكرة ، والتي تعتمد على كتلة الكرة وسرعتها.
- الرياح: الرياح ليست أكثر من هواء متحرك. يمكن تحويل الطاقة الحركية لحركة الهواء إلى كهرباء باستخدام توربينات الرياح.
- طاقة حرارية: الطاقة الحرارية هي الطاقة الحركية المرتبطة بالحركة المجهرية للجسيمات في النظام. عندما نقوم بتسخين الماء أو أي جسم آخر ، نضيف الطاقة الحركية من خلال نقل الحرارة.
الطاقة الحركية
الطاقة الكامنة هي نوع الطاقة المرتبط بالموقع النسبي داخل النظام ، أي موضع كائن ما بالنسبة إلى آخر. اثنان من المغناطيسات المنفصلة لهما طاقة كامنة بالنسبة لبعضهما البعض. في النظام الدولي للوحدات ، وحدة الطاقة الكامنة هي jouje (J) ، وكذلك الطاقة الحركية. الجول الواحد يساوي 1 كجم م 2 / ثانية 2.
تعتمد العديد من المصادر التي نستخدمها للطاقة على الطاقة الكامنة.
- الطاقة المخزنة في السدود: المياه المخزنة في خزان مرتفع ، مثل السد ، لها طاقة وضع الجاذبية. عندما يسقط الماء ، فإنه يحول الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية قادرة على القيام بالعمل في التوربينات الموجودة في قاع السد. يتم توزيع الكهرباء المولدة من هذه التوربينات على شبكة التوزيع المحلية.
- الينابيع: عندما يتم شد أو ضغط زنبرك ، فإنه يخزن كمية معينة من الطاقة في شكل طاقة وضع مرنة. عندما يتم تحرير الربيع ، يتم تحويل الطاقة الكامنة المخزنة إلى طاقة حركية.
- القوس والسهم: القوس والسهم مثالان على كيفية تحويل الطاقة الكامنة المرنة إلى طاقة حركية. عندما يتم شد الوتر ، يتم تخزين العمل المنجز في الخيط الممدود كطاقة محتملة. عندما تقوم بفك الخيط ، يتم تحويل الطاقة الكامنة للخيط إلى طاقة حركية ، والتي يتم نقلها بعد ذلك إلى السهم.
- كهرباء: الكهرباء هي شكل من أشكال الطاقة الكامنة التي يتم تحديدها من خلال موقع الشحنات في نظام (المجال الكهربائي).
كيف تعمل الطاقة الحركية؟
عندما يكون الجسم في حالة حركة ، فهذا لأنه يحتوي على طاقة حركية. إذا اصطدم بجسم آخر ، يمكنه نقل هذه الطاقة إليه ، لذلك يتحرك الجسم الثاني أيضًا. لكي يكتسب الجسم الحركة أو الطاقة الحركية ، يجب تطبيق الشغل أو القوة عليه.
كلما طالت مدة تطبيق القوة ، زادت السرعة التي يحققها الجسم المتحرك وطاقته الحركية. ترتبط الكتلة أيضًا بطاقة الحركة. كلما زادت كتلة الجسم ، زادت الطاقة الحركية. يمكن تحويلها بسهولة إلى حرارة أو أنواع أخرى من الطاقة.
من بين خصائص الطاقة الحركية لدينا:
- إنه أحد مظاهر الطاقة.
- يمكن أن ينتقل من جسد إلى آخر.
- يمكن تحويلها إلى نوع آخر من الطاقة ، على سبيل المثال ، إلى طاقة حرارية.
- عليك أن تمارس القوة لبدء الحركة.
- يعتمد ذلك على سرعة وكتلة الجسم.
ينتج مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة طاقة ميكانيكية (الطاقة التي تربط موضع الجسم بحركته). كما ذكر آنفا، ديناميات تشير إلى الحركة. تشير الإمكانات إلى كمية الطاقة المخزنة في الجسم أثناء الراحة.
لذلك ، ستعتمد الطاقة الكامنة على موضع الكائن أو النظام بالنسبة إلى مجال القوة المحيط به. تعتمد الطاقة الحركية على حركة الجسم.
أنواع الطاقة الكامنة
طاقة الجاذبية الكامنة
تُعرَّف طاقة وضع الجاذبية على أنها الطاقة التي يمتلكها جسم ضخم عندما يكون مغمورًا في مجال الجاذبية. يتم إنشاء حقول الجاذبية حول أجسام ضخمة جدًا، مثل كتل الكواكب والشمس.
على سبيل المثال ، تمتلك السفينة الدوارة أعلى طاقة كامنة عند أعلى نقطة لها بسبب انغماسها في مجال الجاذبية الأرضية. بمجرد سقوط السيارة وفقدان ارتفاعها ، يتم تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية.
الطاقة الكامنة المرنة
ترتبط الطاقة الكامنة المرنة بالخصائص المرنة للمادة ، أي ميلها للعودة إلى شكلها الأصلي بعد تعرضها لقوة تشوه أكبر من مقاومتها. مثال واضح على الطاقة المرنة الطاقة التي يمتلكها الزنبرك ، والتي تتمدد أو تنكمش بسبب قوة خارجية وتعود إلى موقعها الأصلي بمجرد عدم تطبيق القوة الخارجية.
مثال آخر هو نظام القوس والسهم ، عندما يتم سحب القوس بألياف مرنة ، تصل الطاقة الكامنة المرنة إلى الحد الأقصى ، مما يؤدي إلى ثني الخشب قليلاً ، لكن السرعة تظل صفرية. في اللحظة التالية ، يتم تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية ويطلق السهم بأقصى سرعة.
طاقة الوضع الكيميائي
طاقة الوضع الكيميائي هي الطاقة المخزنة في الروابط الكيميائية للذرات والجزيئات. مثال على ذلك هو الجلوكوز في أجسامنا يخزن الطاقة الكيميائية الكامنة التي يحولها جسمنا (من خلال عملية تسمى التمثيل الغذائي) إلى طاقة حرارية للحفاظ على درجة حرارة الجسم.
الشيء نفسه ينطبق على الوقود الأحفوري (الهيدروكربونات) في خزان الغاز في السيارة. يتم تحويل الطاقة الكامنة الكيميائية المخزنة في الروابط الكيميائية للبنزين إلى طاقة ميكانيكية تعمل على تشغيل السيارة.
الطاقة الكهروستاتيكية الكامنة
في الكهرباء ، ينطبق مفهوم الطاقة الكامنة أيضًا ، والتي يمكن تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة ، مثل حركية أو حرارية أو خفيفة ، بالنظر إلى التنوع الهائل للكهرومغناطيسية. في هذه الحالة ، تأتي الطاقة من قوة المجال الكهربائي الناتج عن الجسيمات المشحونة.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الطاقة الحركية والمحتملة.