بالتأكيد لقد درست في المعهد الطاقة الحركية في مادة الفيزياء. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فمن المحتمل أنك سمعت عنها في دراسة علمية أو في وسائل الإعلام. وتعتبر طاقة مهمة جدا لدراسة حركة الأجسام. هناك أشخاص لا يزالون غير واضحين بشأن فكرة الطاقة الحركية أو كيفية قياسها أو عملها. في هذه المقالة سنراجع التعريف والمرافق التي تمتلكها هذه الطاقة في عالم الفيزياء.
هل تريد أن تعرف كل ما يتعلق بالطاقة الحركية؟ عليك فقط مواصلة القراءة لتتعلم كل شيء 🙂
ما هو تعريف الطاقة الحركية؟
عند الحديث عن هذا النوع من الطاقة ، يُعتقد أن بعض الطاقة التي يتم الحصول عليها لتوليد الكهرباء أو شيء من هذا القبيل. الطاقة الحركية هي الطاقة التي يمتلكها الجسم لأنه في حالة حركة. عندما نريد تسريع جسم ما ، علينا تطبيق قوة معينة عليه حتى يتغلب على قوة احتكاك الأرض أو الهواء. للقيام بذلك ، ونتيجة لذلك ، فإننا ننقل الطاقة إلى الجسم وسيكون قادرًا على التحرك بسرعة ثابتة.
هذه هي الطاقة المنقولة التي تسمى الطاقة الحركية. إذا زادت الطاقة المطبقة على الجسم ، فسوف يتسارع الجسم. ومع ذلك ، إذا توقفنا عن تطبيق الطاقة عليه ، فمع قوة الاحتكاك ، ستنخفض طاقته الحركية حتى تتوقف. تعتمد الطاقة الحركية على الكتلة والسرعة التي تصل إلى الكائن. تحتاج الأجسام ذات الكتلة الأقل إلى جهد أقل لبدء الحركة. كلما ذهبت بشكل أسرع ، زادت الطاقة الحركية التي يمتلكها جسمك.
هذه الطاقة يمكن نقلها إلى كائنات مختلفة وبينهما يتحول إلى نوع آخر من الطاقة. على سبيل المثال ، إذا كان شخص ما يركض واصطدم بآخر كان في حالة راحة ، فسيتم نقل جزء من الطاقة الحركية التي كانت في العداء إلى الشخص الآخر. يجب أن تكون الطاقة التي يجب تطبيقها من أجل وجود حركة أكبر دائمًا من قوة الاحتكاك بالأرض أو مع سائل آخر مثل الماء أو الهواء.
أنواع الطاقة الحركية
هناك نوعان مميزان:
- الطاقة الحركية متعدية: هو ما يحدث عندما يصف الكائن خطاً مستقيماً.
- الطاقة الحركية الدورانية: هو الذي يحدث عندما ينقلب الكائن على نفسه.
كيف يتم حساب الطاقة الحركية؟
إذا أردنا حساب قيمة هذه الطاقة ، فعلينا اتباع المنطق الموصوف أعلاه. أولاً ، نبدأ بإيجاد العمل المنجز. يجب القيام بعمل لنقل الطاقة الحركية إلى الجسم. أيضًا ، يجب ضرب هذا الشغل بالقوة ، مع الأخذ في الاعتبار كتلة الجسم التي يتم دفعها لمسافة. يجب أن تكون القوة موازية للسطح الذي توجد فيه ، وإلا فلن يتحرك الجسم.
تخيل أنك تريد تحريك صندوق ، لكنك تدفع نحو الأرض. لن يتمكن الصندوق من التغلب على مقاومة الأرض ولن يتحرك. لجعلها تتحرك ، يجب أن نطبق الشغل والقوة في اتجاه موازٍ للسطح.
سنطالب في الشغل W ، والقوة F ، وكتلة الجسم م ، والمسافة د.
الشغل يساوي القوة ضرب المسافة. أي أن الشغل الذي يتم إجراؤه يساوي القوة المطبقة على الجسم مع المسافة التي يقطعها بفضل تلك القوة المطبقة. يتم تحديد تعريف القوة من خلال الكتلة وتسارع الجسم. إذا كان الجسم يتحرك بسرعة ثابتة ، فهذا يعني أن القوة المؤثرة وقوة الاحتكاك لها نفس القيمة. لذلك ، فهي قوى يتم الحفاظ عليها في حالة توازن.
قوة الاحتكاك والتسارع
بمجرد أن تنخفض قيمة القوة المطبقة على الجسم ، سيبدأ في التباطؤ حتى يتوقف. مثال بسيط للغاية هو السيارة. عندما نسير على طريق سريع ، أو أسفلت ، أو تراب ، إلخ. الذي نمر به يقدم لنا المقاومة. هذه المقاومة المعروفة باسم قوة الاحتكاك بين العجلة والسطح. لكي تزيد السيارة من سرعتها ، علينا حرق الوقود لتوليد الطاقة الحركية. بهذه الطاقة يمكنك التغلب على الاحتكاك والبدء في التحرك.
ومع ذلك ، إذا كنا نتحرك مع السيارة وتوقفنا عن التسارع ، فسنوقف تطبيق القوة. بدون أي قوة على السيارة ، لن تبدأ قوة الاحتكاك في الفرامل حتى تتوقف السيارة. لهذا السبب ، من المهم أن تعرف جيدًا القوى التي تتدخل في نظام ما لمعرفة الاتجاه الذي سيتخذه الكائن.
صيغة الطاقة الحركية
لحساب الطاقة الحركية ، توجد معادلة تنشأ من المنطق المستخدم سابقًا. إذا علمنا السرعة الابتدائية والنهائية للجسم بعد قطع مسافة ، فيمكننا التعويض بالعجلة في الصيغة.
لذلك ، عندما يتم إنجاز قدر صافٍ من العمل على جسم ما ، فإن المقدار الذي نسميه الطاقة الحركية التغييرات.
ما المثير للاهتمام في ذلك؟
بالنسبة لعلماء الفيزياء ، فإن معرفة الطاقة الحركية للجسم أمر ضروري لدراسة دينامياته. هناك أجسام سماوية في الفضاء لها طاقة حركية مدفوعة بالانفجار العظيم والتي ، حتى يومنا هذا ، لا تزال تتحرك. في جميع أنحاء النظام الشمسي ، هناك أشياء مثيرة للاهتمام يجب دراستها ومن الضروري معرفة طاقتها الحركية للتنبؤ بمسارها.
عندما نحلل معادلة الطاقة الحركية ، يمكن ملاحظة أنها تعتمد على سرعة الجسم في المربع. هذا يعني أنه عندما تتضاعف السرعة ، تتضاعف حركتها أربع مرات. إذا قطعت السيارة بسرعة 100 كم / ساعة أربعة أضعاف الطاقة من واحد ينتقل بسرعة 50 كم / ساعة. لذلك ، فإن الضرر الذي يمكن أن يحدث في حادث يكون أقوى بأربع مرات في حادث منه في الآخر.
لا يمكن أن تكون هذه الطاقة قيمة سالبة. يجب أن يكون دائمًا صفرًا أو موجبًا. على عكس ذلك ، يمكن أن يكون للسرعة قيمة موجبة أو سلبية اعتمادًا على المرجع. ولكن عند استخدام مربع السرعة ، تحصل دائمًا على قيمة موجبة.
أمثلة على الطاقة الحركية
دعونا نرى بعض الأمثلة على الطاقة الحركية لتوضيحها:
- عندما نرى شخصًا على دراجة بخارية ، نرى أنه يعاني زيادة في كل من الطاقة الكامنة عند التحرك في الارتفاع والطاقة الحركية عند زيادة السرعة. سيتمكن الشخص الذي لديه وزن جسم أكبر من الحصول على طاقة حركية أكبر طالما أن السكوتر يسمح له بالسير بشكل أسرع.
- إناء خزفي يسقط على الأرض: هذا النوع من الأمثلة مهم لفهم الطاقة الحركية. تتراكم الطاقة في جسمك عندما تنزل وتتحرر تمامًا عندما تنكسر عندما تضرب الأرض. إنها الضربة الأولية التي تبدأ في توليد الطاقة الحركية. يتم الحصول على بقية الطاقة الحركية بواسطة جاذبية الأرض.
- ضرب الكرة: حالة مشابهة لما يحدث مع المزهرية. تجد الكرة في وضع السكون التوازن وتبدأ الطاقة الحركية في التحرر من عندما ضربها. كلما كانت الكرة أثقل وأكبر ، كلما تطلب الأمر المزيد من الجهد لإيقافها أو تحريكها.
- عندما نرمي حجرًا على منحدر: يحدث بطريقة مماثلة مع المزهرية والكرة. عندما تنزل الصخرة أسفل المنحدر ، تزداد طاقتها الحركية. ستعتمد الطاقة على الكتلة وسرعة سقوطها. وهذا بدوره يعتمد على المنحدر.
- سيارة أفعوانية: المتنزهات هي المفتاح لشرح الطاقة الحركية. على الأفعوانية ، تكتسب السيارة طاقة حركية عندما تسقط وتزيد من سرعتها.
آمل أن يكون المفهوم واستخدامه أكثر وضوحًا من خلال هذه المعلومات.
اكتشف هذه الصالة الرياضية التي تعمل بالطاقة الحركية:
لم يساعدني ذلك على الإطلاق ، كل ما أردته هو معرفة كيفية حساب الطاقة الحركية ، كل ما قاله النص ، أعرفه بالفعل