ما هي الطاقة الحركية؟ ما هي وحدة قياسها؟
الطاقة الحركية لها أكثر من تعريف لأنها تعرف على النحو التالي:
- في الفيزياء ، الطاقة الحركية للجسم هي الطاقة التي يمكن أن يمتلكها الجسم بسبب الحركة التي يؤديها ؛ يتم تعريفه على أنه العمل المطلوب لتسريع جسم من كتلة معينة من السكون إلى سرعته المحددة.
- بعد أن يكتسب الجسم هذه الطاقة أثناء تسارعه ، فإنه يحافظ على هذه الطاقة الحركية ما لم تتغير سرعته. نفس القدر من العمل يقوم به الجسم عندما يتباطأ من سرعته الحالية إلى حالة الراحة.
- في الميكانيكا الكلاسيكية ، الطاقة الحركية لجسم غير دوار كتلته m تتحرك بسرعة v ؛ في الميكانيكا النسبية ، هذا تقدير تقريبي جيد فقط عندما تكون v أصغر بكثير من سرعة الضوء.
- الوحدة القياسية للطاقة الحركية هي الجول ، بينما الوحدة الإنجليزية للطاقة الحركية هي القدم باوند.
كيف نحسب الطاقة الحركية؟
لحساب الطاقة الحركية ، نتبع الخطوات المنطقية ونبدأ بإيجاد الشغل المنجز ، WWW ، force ، FFF في مثال بسيط.
ضع في اعتبارك صندوقًا كتلته mmm دفعت مسافة ddd على طول سطح بواسطة قوة موازية لذلك السطح.
إذا تذكرنا معادلتنا الحركية للحركة ، فإننا نعلم أنه يمكننا التعويض بالعجلة إذا عرفنا السرعتين الابتدائية والنهائية – vi و vf – وكذلك المسافة.
لذلك عندما يتم إنجاز قدر صافٍ من العمل على جسم ما ، فإن الكمية – التي نسميها الطاقة الحركية – تتغير K ، وبالتالي تُعطى الطاقة الحركية (K) من خلال:
بدلاً من ذلك ، يمكن للمرء أن يقول إن أي نوع من التغيير في الطاقة الحركية يساوي نهاية الشغل المبذول على جسم أو نظام.
تُعرف هذه النتيجة باسم نظرية الشغل والطاقة وهي صحيحة بشكل عام ، حتى بالنسبة للقوى التي تختلف في الاتجاه والحجم ؛ من المهم في دراسة الحفاظ على الطاقة والقوى المحافظة.
الطاقة الحركية تعتمد على ماذا؟
هناك العديد من الأشياء المهمة حول الطاقة الحركية التي يمكننا رؤيتها من المعادلة وهي:
- لتسريع جسم ما ، يجب أن نطبق قوة ، ولكي نطبق قوة ، يجب أن نقوم بعمل ؛ عندما يتم العمل على جسم ما ، يتم نقل الطاقة ويتحرك الجسم الآن بسرعة ثابتة جديدة ؛ تُعرف الطاقة المنقولة بالطاقة الحركية ، وتعتمد الطاقة الحركية على الكتلة والسرعة المحققة.
- تعتمد الطاقة الحركية على تربيع سرعة الجسم وكتلته ، أي عندما تتضاعف السرعة ، تتضاعف الطاقة الحركية أربع مرات.
- الطاقة الحركية لسيارة تسير بسرعة 60 ميلاً في الساعة هي أربعة أضعاف الطاقة الحركية للسيارة التي تسير بسرعة 30 ميلاً في الساعة ، وبالتالي فإن احتمال الموت والدمار أكبر بأربعة أضعاف في حالة وقوع حادث.
- يجب أن يكون للطاقة الحركية دائمًا قيمة موجبة ويمكن أن تكون صفرًا ، ولكن بينما يمكن أن تكون السرعة موجبة أو سالبة ، يكون مربع السرعة موجبًا دائمًا.
- الطاقة الحركية ليست ناقلًا ، لذا فإن كرة التنس التي يتم رميها إلى اليمين بسرعة 10 م / ث سيكون لها نفس الطاقة الحركية مثل كرة تنس أخرى يتم إلقاؤها إلى اليسار بسرعة 10 م / ث.
مثال: ما هي الطاقة الحركية لمركبة كتلتها 1500 كجم وسرعتها 14 م / ث؟
الحل: من خلال علاقة حساب الطاقة الحركية للجسم: أي أن الطاقة الحركية للمركبة تساوي 147 ألف جول (147 كيلوجول).
تحويل الطاقة الحركية
- تنتقل الطاقة الحركية بين الأشياء ويمكن تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة.
- يُعد اليويو مثالًا رائعًا لأنه يصف كيفية تحويل الطاقة الحركية. عند اللعب باليويو ، تبدأ بإسقاطها في يدك. في هذه المرحلة ، يتم تخزين كل الطاقة الموجودة في الكرة في شكل الطاقة الكامنة.
- بمجرد أن يسقط الشخص اليويو ، يتم تحويل الطاقة المخزنة داخل اليويو إلى نوع من الطاقة الحركية ، وهي طاقة حركية.
- بمجرد أن تصل الكرة إلى قاع اليوي ، تتحول الطاقة بالكامل إلى طاقة حركية.
- عندما تعود اليويو إلى اليد ، يتم تحويل كل الطاقة مرة أخرى إلى طاقة كامنة عندما تصل إلى اليد.
خصائص الطاقة الحركية
ربما تكون أهم خصائص الطاقة الحركية هي قدرتها على القيام بعمل ، ويُعرَّف الشغل بأنه قوة تعمل على جسم في اتجاه الحركة.
- العمل والطاقة مرتبطان ، لذا فهما قابلين للتبادل ؛ بينما عادة ما يتم التعبير عن الطاقة الحركية كـ.
- غالبًا ما يُنظر إلى الشغل (W) على أنه القوة (F) مضروبة في المسافة () ؛ إذا أردنا تغيير الطاقة الحركية لجسم ضخم ، فعلينا العمل عليه.
- على سبيل المثال ، لرفع جسم ثقيل ، يجب بذل جهد للتغلب على القوة الناتجة عن الجاذبية وتحريك الجسم لأعلى.
- إذا كان الجسم ثقيلًا بمقدار الضعف ، فسيستغرق الأمر ضعف الجهد لرفع نفس المسافة ؛ يستغرق رفع نفس الجسم ضعف المسافة ؛ وبالمثل ، لتحريك جسم ثقيل على الأرض ، يجب أن نتغلب على قوة الاحتكاك بين الجسم والأرض.
- العمل المطلوب يتناسب مع وزن الجسم والمسافة التي يتحرك بها. (لاحظ أنه إذا كنت تحمل بيانوًا على ظهرك في الردهة ، فأنت لا تقوم بأي عمل حقيقي!)
أنواع الطاقة الحركية
هناك خمسة أنواع من الطاقة الحركية:
لنلقِ نظرة على بعض أمثلة الطاقة الحركية ومعرفة المزيد عن الأنواع المختلفة للطاقة الحركية.
1. طاقة الإشعاع
الطاقة المشعة هي نوع من الطاقة الحركية لأنها تتحرك دائمًا عبر بيئة أو فضاء ؛ تتضمن أمثلة الطاقة المشعة ما يلي:
- أشعة فوق البنفسجية.
- أشعة غاما.
2. الطاقة الحرارية
تُعرف الطاقة الحرارية أيضًا باسم الطاقة الحرارية ، والتي يتم إنتاجها بسبب الحركة السريعة للذرات عندما تصطدم ببعضها البعض. أمثلة على الطاقة الحرارية:
- الينابيع الساخنة
- حمام سباحة ساخن.
3. الطاقة الصوتية
تنتج الطاقة الصوتية عن طريق اهتزاز الجسم تنتقل الطاقة الصوتية عبر وسيط ، لكنها لا تستطيع السفر في الفراغ لأنه لا توجد جزيئات تعمل كوسيط ؛ تتضمن أمثلة الطاقة الصوتية ما يلي:
- موالف.
- قرع الطبل.
4. الطاقة الكهربائية
يتم الحصول على الطاقة الكهربائية من الإلكترونات الحرة بشحنة موجبة وسالبة ؛ تتضمن أمثلة الطاقة الكهربائية ما يلي:
- برق.
- البطارية أثناء الاستخدام.
5. الطاقة الميكانيكية
يُعرف مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة بالطاقة الميكانيكية ، والتي لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها ، ولكن يمكن تحويلها من شكل إلى آخر ؛ تتضمن أمثلة الطاقة الميكانيكية ما يلي:
- الأقمار الصناعية تدور حول الأرض.
- سيارة متحركة.
أمثلة على الطاقة الحركية
هناك العديد من الأمثلة على الطاقة الحركية ، منها:
- تتمتع الشاحنة التي تسير على الطريق بطاقة حركية أكبر من طاقة السيارة التي تسير بنفس السرعة لأن كتلة الشاحنة أكبر بكثير من كتلة السيارة.
- يتكون النهر الذي يتدفق بسرعة معينة من طاقة حركية لأن الماء له سرعة وكتلة معينة.
- الطاقة الحركية لكويكب يسقط باتجاه الأرض كبيرة جدًا.
- تزداد الطاقة الحركية للطائرة أثناء الطيران بسبب وزنها الكبير وسرعتها العالية.
ما هو الفرق بين الطاقة الحركية والطاقة الكامنة؟
الطاقة الحركية الطاقة الكامنة تُعرَّف الطاقة الحركية بأنها الطاقة الموجودة في جسم ما من السكون إلى الحركة تُعرَّف الطاقة المحتملة على أنها الطاقة الموجودة في جسم ما من خلال موضع كائن فاضل. طاقة الجاذبية هي مثال على الطاقة الكامنة
أسئلة مهمة حول الطاقة الحركية
هل يمكن أن تكون الطاقة الحركية سالبة؟
لا يمكن أن تكون الطاقة الحركية للجسم سالبة لأن مربع السرعة يعطي عددًا غير سالب والكتلة لا يمكن أن تكون سالبة.
متى تكون الطاقة الحركية القصوى؟
الطاقة الحركية هي القصوى عندما تكون الطاقة الكامنة قصوى ؛ يحدث هذا عندما تكون السرعة القصوى والكتلة متوازنة.
ماذا يحدث للطاقة الحركية عندما تنخفض السرعة؟
عندما تنخفض السرعة ، يتم تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كامنة أو طاقة حرارية أو أشكال أخرى من الطاقة.
في نهاية المقال ، ما الذي تعتمد عليه الطاقة الحركية ؟، قمنا بإدراج أهم التفاصيل حول الطاقة الحركية ، بما في ذلك تعريفها ، ووحدة القياس ، وما تعتمد عليه ، من بين تفاصيل أخرى.