العوامل المؤثرة في طاقة الحركة

تعريف الطاقة الحركية

الطاقة الحركية هي شكل من أشكال الطاقة التي يمتلكها الجسم أو الجسيم بسبب حركته، وإذا تم تطبيق قوة صافية على جسم يتحرك، فإنه يتسارع، مما يتيح له اكتساب طاقة حركية .

تُعد الطاقة الحركية هي خاصية لجسم متحرك أو جسيم ولا تعتمد فقط على حركته ، ولكنها أيضًا تعتمد بشكل كبير على كتلة ذلك الجسم أو الجسيم ، وقد نجد أن نوع الحركة من الممكن أن يكون عبارة عن ترجمة ،  أو حركة على طول مسار من مكان إلى آخر ، أو دوران حول محور ، أو اهتزاز أو أي مجموعة من الحركات .

الطاقة الحركية هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بحركته، حيث يجب تطبيق القوة لتسريع جسم ما، وعند الانتهاء من العمل على الجسم يتم نقل الطاقة ويتحرك الجسم بسرعة ثابتة جديدة. وتعرف هذه الطاقة المنقولة باسم الطاقة الحركية، وهي تعتمد على الكتلة والسرعة المحققة

كيف يتم تحويل الطاقة الحركية

تتحرك الطاقة الحركية بين الأجسام، ويمكن تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة، ويعتبر اليويو مثالًا قويًا على تحول الطاقة الحركية، حيث يتم خزن كل الطاقة في الكرة في شكل طاقة كامنة عندما يتم تركها في اليد في المرحلة الأولى من اللعب .

عندما يتم إسقاط اليويو من اليد، يتحول الطاقة المخزنة فيه إلى طاقة حركية، وهي الطاقة التي تدفع حركة الكرة عندما تصل إلى قاع اليويو، وعندما تعود الكرة إلى اليد، يتم تحويل كل الطاقة مرة أخرى إلى طاقة كامنة عندما تصل إلى اليد .

أنواع الطاقة الحركية

يوجد خمسة أنواع من الطاقة الحركية وهما :

1. الطاقة المشعة

تُعتبر الطاقة المشعة نوعًا من الطاقة الحركية، حيثتتحرك باستمرار عبر الوسط أو الفضاء، ومن الأمثلة على الطاقة المشعة الضوء الأشعة فوق البنفسجية والأشعة غاما .

1. الطاقة الحرارية

تعرف الطاقة الحرارية باسم الطاقة الحرارية التي تتولد نتيجة لحركة الذرات السريعة عند تصادمها ببعضها البعض، ومن الأمثلة على الطاقة الحرارية الينابيع الساخنة وحمامات السباحة المدفأة .

1. الطاقة الصوتية

تنتج الطاقة الصوتية عندما يهتز الجسم وتنتقل الطاقة الصوتية من خلال الوسط، ولكنها لا تستطيع الانتقال في الفراغ حيث لا توجد جزيئات كوسيط، ومن أمثلة الطاقة الصوتية: الشوكة الرنانة وقرع الطبول .

1. الطاقة الكهربائي

يمكن الحصول على الطاقة الكهربائية من خلال الإلكترونات الحرة ذات الشحنة الموجبة والسالبة، ومن بين الأمثلة على الطاقة الكهربائية البرق والبطاريات أثناء الاستخدام .

1. الطاقة الميكانيكية

تُعرف مجموعة الطاقة الحركية والطاقة الكامنة باسم الطاقة الميكانيكية، والتي لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها، ولكن يمكن تحويلها من شكل إلى آخر، ومن أمثلة الطاقة الميكانيكية: دوران الأقمار الصناعية حول الأرض وحركة السيارات

العوامل المؤثرة في طاقة الحركة

هناك عاملان يؤثران على طاقة الحركة وهما السرعة والكتلة، حيث يوجد علاقة طردية أو تناسب طردي بين كتلة الجسم والطاقة الحركية، وهذا يعني أن كلما زادت كتلة الجسم زادت حركته والعكس صحيح .

يوجد تناسب طردي بين الطاقة الحركية للجسم ومربع سرعته، حيث تؤثر زيادات السرعة على زيادة الطاقة بمقدار ضعف زيادة الكتلة .

يمكن معرفة الكتلة والسرعة باستخدام قانون الطاقة الحركية، والذي يرتبط بطاقة حركة الأجسام التي تدور، أو الأجسام التي لا تدور. يمكن معرفة الطاقة الحركية من خلال معادلة الطاقة الحركية التي تساوي 0.5 × الكتلة × مربع سرعة الجسم .

تعريف طاقة الوضع

وفقًا لتعريف المهندس والفيزيائي الأسكتلندي ويليام رانيكن في القرن التاسع عشر، فإن طاقة الوضع أو الطاقة الكامنة ترتبط بشكل مميز بالقوة، حيث إنها ترتبط بموقع الجسم بالنسبة للأشياء الأخرى .

يمكن للجسم تخزين الطاقة عند سحب القوس وإطلاق السهم، حيث يتم تخزين كمية كبيرة من الطاقة في حالة القوس ويتحول إلى طاقة حركية عند الإطلاق .

هذه الطاقة هي الطاقة التي يحتفظ بها الجسم بسبب موقعه النسبي إلى الأشياء الأخرى، أو الضغوط الداخلية، أو الشحنة الكهربائية، أو العديد من العوامل الأخرى .

ما هي العوامل التي تعتمد عليها طاقة الوضع

تتأثر طاقة الوضع بالارتفاع فوق الأرض والكتلة، حيث تزيد طاقة الوضع كلما زاد وزن الجسم وارتفع فوق الأرض، ويطلق عليها طاقة الجاذبية الكامنة .

تمتلك الكرة الفولاذية طاقة كامنة أعلى عند الارتفاع عن الأرض، مما يتيح لها القيام بالمزيد من العمل بعد سقوطها على الأرض. وتعتبر الطاقة الكامنة خاصية للنظام بشكل عام وليس لجسم أو جسيم فردي .

تكون طاقة الوضع في الأنظمة التي تحتوي على أجزاء مختلفة وتتأثر بقوى بينها بحسب التكوين والوضع النسبي للأجزاء. في حالة نظام الكرة الأرضية، تعتمد قوة الجاذبية فقط على المسافة بين الأجزاء، حيث يتم تحويل الطاقة عند فصلها أو رفع الكرة. يتم تخزين هذه الطاقة كطاقة محتملة للجاذبية .

طاقة الحركة وطاقة الوضع

طاقة الوضع هي عبارة عن طاقة مخزنة بينما الطاقة الحركية هي طاقة الأشياء التي تتحرك ، وقد تشمل طاقة الوضع العديد من الأشكال حيث يمكن اعتبار الطاقة الكيميائية أي قدرة المادة على القيام بالعمل ،  أو تطوير الحرارة من خلال تغيير تركيبها على أنها طاقة كامنة ناتجة عن القوى المشتركة بين جزيئاتها ،  وذراتها ،  وتعتبر الطاقة النووية من أشكال طاقة الوضع .

يمكن تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية، والتي تسمى الطاقة الحركية، ومن ثم إلى أشكال أخرى مثل الطاقة الكهربائية، حيث تتدفق المياه خلف السد إلى مستويات منخفضة من خلال التوربينات التي تدير المولدات الكهربائية وتنتج الطاقة الكهربائية .

 عبر التاريخ، تم تضمين طاقة الوضع وطاقة الحركة كأشكال من الطاقة الميكانيكية في أنظمة الجاذبية، حيث يمكن حساب الطاقة الكلية الموجودة باعتبارها ثابتة .