الطاقة الحركية

في موضوع الفيزياء للمعهد الطاقة الحركية. يعتبر من أهم الأنواع لحركة الأشياء. ومع ذلك ، من الصعب فهم ما إذا لم تكن لديك معرفة أساسية بالفيزياء.

لذلك ، سنخصص هذا المقال لنخبرك بكل ما تحتاج لمعرفته حول الطاقة الحركية وما هي خصائصها الرئيسية.

ما هي الطاقة الحركية

عند الحديث عن هذا النوع من الطاقة ، يعتقد الناس أنه طاقة يتم الحصول عليها لتوليد الكهرباء أو شيء مشابه. الطاقة الحركية هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب حركته. عندما نريد تسريع كائن ما ، يجب أن نطبق قوة معينة للتغلب على احتكاك الأرض أو الهواء. لهذا ، نحن بحاجة إلى القيام بعمل. لذلك ، نقوم بنقل الطاقة إلى الجسم ويمكن أن يتحرك 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 عليها ، فإن طاقتها الحركية ستنخفض مع الاحتكاك حتى تتوقف. تعتمد الطاقة الحركية على كتلة الجسم وسرعته.

تحتاج الأجسام ذات الكتلة الأقل إلى جهد أقل لبدء الحركة. كلما ذهبت بشكل أسرع ، زادت الطاقة الحركية التي يمتلكها جسمك. يمكن نقل هذه الطاقة إلى أشياء مختلفة وفيما بينها لتحويلها 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.

حساب الطاقة الحركية

إذا أردنا حساب قيمة هذه الطاقة ، يجب أن نتبع المنطق الموصوف أعلاه. أولاً ، نبدأ بإيجاد الوظيفة النهائية. يستغرق نقل الطاقة الحركية إلى الجسم عملاً. أيضًا ، بالنظر إلى كتلة الجسم الذي يتم دفعه لمسافة ، يجب ضرب الشغل بالقوة. يجب أن تكون القوة موازية للسطح الذي عليه ، وإلا فلن يتحرك الجسم.

تخيل أنك تريد تحريك صندوق ، لكنك تدفعه إلى الأرض. لن يتمكن الصندوق من التغلب على مقاومة الأرض ولن يتحرك. ولكي تتحرك ، يجب أن نطبق الشغل والقوة في اتجاه موازٍ للسطح. سنسمي 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.

القوات المشاركة

بمجرد أن تنخفض القوة المطبقة على الجسم ، ستبدأ في التباطؤ حتى تتوقف. مثال بسيط للغاية هو السيارة. عندما نسير على الطرق والأسفلت والأوساخ وما إلى ذلك. الطريق يقدم لنا المقاومة. تسمى هذه المقاومة الاحتكاك بين العجلة والسطح. لزيادة سرعة السيارة ، يجب علينا حرق الوقود لتوليد الطاقة الحركية. بهذه الطاقة ، يمكنك التغلب على الاحتكاك والبدء في التحرك.

ومع ذلك ، إذا تحركنا مع السيارة وتوقفنا عن التسارع ، فسوف نتوقف عن استخدام القوة. في حالة عدم وجود أي قوة على السيارة ، لن تبدأ قوة الاحتكاك في الفرامل حتى تتوقف السيارة. لذلك ، من المهم أن يكون لديك فهم جيد لقوة نظام التدخل لفهم 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 k يتغير.

بالنسبة للفيزيائيين ، فإن فهم الطاقة الحركية للجسم أمر ضروري لدراسة دينامياته. هناك بعض الأجرام السماوية في الفضاء لها الطاقة الحركية التي يقودها الانفجار العظيم ولا تزال تتحرك حتى يومنا هذا. في جميع أنحاء النظام الشمسي ، هناك العديد من الأشياء المثيرة للاهتمام لدراستها ، ومن الضروري فهم طاقتها الحركية للتنبؤ بمساراتها.

عندما ننظر إلى معادلة الطاقة الحركية ، يمكننا أن نرى أنها تعتمد على مربع سرعة الجسم. هذا يعني أنه عند مضاعفة السرعة ، تزيد ديناميكياتها أربع مرات. إذا قطعت السيارة بسرعة 100 كم / ساعة ، فإن طاقتها تساوي أربعة أضعاف طاقة السيارة التي تسير بسرعة 50 كم / ساعة. لذلك ، فإن الضرر الذي يمكن أن يحدث في حادث أكبر بأربع مرات من الضرر الناجم عن الحادث.

لا يمكن أن تكون هذه الطاقة قيمة سالبة. يجب أن تكون دائمًا صفرية أو موجبة. على عكس ذلك ، يمكن أن يكون للسرعة قيمة موجبة أو سلبية اعتمادًا على المرجع. لكن عند استخدام مربع السرعة ، تحصل دائمًا على قيمة موجبة.

مثال عملي

لنفترض أننا في فصل علم الفلك ونريد وضع كرة من الورق في سلة المهملات. بعد حساب المسافة والقوة والمسار ، سيتعين علينا استخدام قدر معين من الطاقة الحركية على الكرة لنقلها من يدنا إلى سلة المهملات. بمعنى آخر ، يجب أن نقوم بتنشيطه. عندما تغادر كرة الورق يدنا ، ستبدأ في التسارع ، وسيتغير معامل الطاقة الخاص بها من صفر (بينما لا نزال في اليد) إلى X ، اعتمادًا على مدى السرعة التي تصل إليها.

في الملعب المضخ ، ستصل الكرة إلى أعلى معامل للطاقة الحركية في اللحظة التي تصل فيها إلى أعلى نقطة. من هناك ، عندما تبدأ نزولك إلى سلة القمامة ، ستبدأ طاقتك الحركية في الانخفاض حيث يتم سحبها بعيدًا عن طريق الجاذبية وتحويلها إلى طاقة كامنة. عندما تصل إلى قاع سلة القمامة أو الأرض وتتوقف ، سيعود معامل الطاقة الحركية للكرة الورقية إلى الصفر.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن ماهية الطاقة الحركية وخصائصها.