تعتمد الطاقة الحركية على ماذا؟ – تريند الخليج

تعتمد الطاقة الحركية على ماذا؟ ووحدة قياسها وكيف نحسبها؟ تعد أسئلة هام في عالم العلوم الحياتية والذي نقدم لكم الإجابات عنها اليوم عبر تريند الخليج ، ولكن لا بد من إيضاح التعريف الخاص بالطاقة الحركية، وطرح بعض المعلومات عنها، والكشف عن ما الذي تعتمد عليه؟ وأنواعها والمزيد من التفاصيل الشيقة.

ننصحكم بزيارة مقال: أنواع الطاقة في جسم الإنسان والفرق بين الطاقة الإيجابية والسلبية

ما هي الطاقة الحركية؟ وما هي وحدة قياسها؟

تمتلك الطاقة الحركية أكثر من تعريف واحد، حيث يتم تعريفها على النحو التالي:

• في الفيزياء، الطاقة الحركية للجسم هي الطاقة التي من الممكن أن يمتلكها الجسم وذلك بسبب الحركة التي يقوم بها؛ ويتم تعريفها على أنها العمل المطلوب لتسريع جسم من كتلة معينة من السكون إلى سرعته المحددة.
• وبعد أن يكتسب الجسم هذه الطاقة أثناء تسارعه، فإنه يحافظ على هذه الطاقة الحركية ما لم تتغير سرعته؛ ونفس القدر من العمل يقوم به الجسم عندما يتباطأ من سرعته الحالية إلى حالة الراحة.
• في الميكانيكا الكلاسيكية، الطاقة الحركية لجسم غير دوار كتلته m يسافر بسرعة v هي؛ وفي الميكانيكا النسبية، هذا تقدير تقريبي جيد فقط عندما تكون v أقل 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 والتي نبدأ بإيجاد الشغل المنجز، WWW، بقوة، FFF، في مثال بسيط.

ضع في اعتبارك صندوقًا كتلته mmm يتم دفعه عبر مسافة ddd على طول سطح بواسطة قوة موازية لذلك السطح.

إذا تذكرنا معادلاتنا الحركية للحركة، فإننا نعلم أنه يمكننا التعويض بالعجلة إذا عرفنا السرعة الابتدائية والنهائية – v_i و v_f – فضلًا عن المسافة.

لذلك، عندما يتم إنجاز قدر صافٍ من العمل على كائن ما، فإن الكمية  – والتي نسميها الطاقة الحركية تغييرات – K، وعليه فإن الطاقة الحركية (K) تعطى من العلاقة:

بدلاً من ذلك، يمكن للمرء أن يقول أن أي نوع من التغير في الطاقة الحركية يساوي نهاية العمل المنجز على كائن أو نظام.

تُعرف هذه النتيجة باسم نظرية الشغل والطاقة وتنطبق بشكل عام، حتى مع وجود قوى تختلف في الاتجاه والحجم؛ من المهم في دراسة الحفاظ على الطاقة والقوى المحافظة.

إليكم من هنا: وحدة قياس الكثافة وقانونها والتطبيقات التي تستخدم فيها

تعتمد الطاقة الحركية على ماذا؟

توجد بعض الأشياء الهامة حول الطاقة الحركية التي يمكننا رؤيتها من المعادلة، وهي:

• لتسريع جسم ما علينا تطبيق القوة، ولتطبيق القوة، نحتاج إلى القيام بشغل؛ وعند الانتهاء من الشغل على الجسم، يتم نقل الطاقة ويتحرك الكائن الآن بسرعة ثابتة جديدة؛ وتُعرف الطاقة المنقولة بالطاقة الحركية، وتعتمد الطاقة الحركية على الكتلة والسرعة المحققة.
• تعتمد الطاقة الحركية على سرعة الجسم في المربع وكتلته أي أنه عندما تتضاعف السرعة تتضاعف الطاقة الحركية أربع مرات.
• الطاقة الحركية لسيارة تقود بسرعة 60 ميلاً في الساعة تعادل أربعة أضعاف سيارة تقود بسرعة 30 ميلا، ومن ثم فإن احتمال حدوث موت وتدمير سيكون أكبر بأربعة أضعاف إذا ما وقع حادث.
• يجب أن تكون الطاقة الحركية دائمًا قيمة موجبة وقد تكون قيمتها صفر لكن، بينما يمكن أن يكون للسرعة قيمة موجبة أو سالبة، فإن تربيع السرعة يكون دائمًا موجبًا.
• الطاقة الحركية ليست ناقل، وبالتالي، فإن كرة التنس التي يتم رميها في اتجاه اليمين بسرعة 10 م / ث، سيكون لها نفس الطاقة الحركية لكرة التنس الأخرى التي يتم رميها في اتجاه اليسار بسرعة 10 م / ث.

مثال: ما هي الطاقة الحركية لمركبة كتلتها 1500 كجم، وسرعتها التي تسير بها 14 م / ث؟

الحل: من خلال العلاقة الخاصة بحساب الطاقة الحركية للجسم: أي أن الطاقة الحركية للمركبة هي 147000 جول (147 كيلو جول).

تحويل الطاقة الحركية

• تنتقل الطاقة الحركية بين الأشياء ويمكن تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة.
• يُعد اليويو مثالاً رائعًا لأنه يصف كيف تتحول الطاقة الحركية، أثناء بدء اللعب به، يبدأ المرء بتركه في اليد، في هذه المرحلة، يتم تخزين كل الطاقة في الكرة في شكل طاقة كامنة.
• بمجرد أن يسقط الشخص اليويو، تتحول الطاقة التي تتخزن داخل اليويو إلى نوع من انواع الطاقة الحركية، وهي طاقة الحركة.
• وبمجرد أن تصل الكرة إلى قاع اليويو، يتم تحويل الطاقة بشكل كامل إلى طاقة حركية.
• عندما يعود اليويو إلى اليد، يتم تحويل كل الطاقة مرة أخرى إلى طاقة كامنة عندما تصل إلى اليد.

اقرأ من هنا: تعريف الطاقة الكهربائية وما هي آليات توليد الطاقة الكهربائية

خصائص الطاقة الحركية

ربما تكون أهم خصائص الطاقة الحركية هي قدرتها على القيام بشغل، ويُعرَّف الشغل بأنه القوة التي تؤثر على جسم في اتجاه الحركة.

• يرتبط الشغل والطاقة معا بحيث يمكن استبدالهما؛ وبينما يتم التعبير عن طاقة الحركة عادةً على أنها  .
• غالبًا ما يُنظر إلى الشغل (W) على أنه القوة (F) مضروبًا في المسافة () ؛ فإذا أردنا تغيير الطاقة الحركية لجسم ضخم، يجب علينا العمل عليه.
• على سبيل المثال، من أجل رفع جسم ثقيل، يجب علينا القيام بعمل للتغلب على القوة الناتجة عن الجاذبية وتحريك الجسم لأعلى.
• إذا كان الجسم ثقيلًا بمقدار الضعف، فسيحتاج الأمر إلى ضعف الشغل لرفعه على نفس المسافة؛ كما أن رفع نفس الشيء ضعف المسافة التي يستغرقها ذلك أيضًا؛ وبالمثل، لتحريك جسم ثقيل على الأرض، يجب أن نتغلب على قوة الاحتكاك بين الجسم والأرض.
• الشغل المطلوب يتناسب مع وزن الجسم والمسافة التي يتحرك بها. (لاحظ أنه إذا كنت تحمل بيانو على ظهرك في الردهة، فأنت لا تقوم بأي شغل حقيقي!)

أنواع الطاقة الحركية

هناك خمسة أنواع من الطاقة الحركية:

1. المشعة.
2. الحرارية.
3. الصوتية.
4. الكهربائية.
5. الميكانيكية.

لنلقِ نظرة على بعض الأمثلة على الطاقة الحركية ومعرفة المزيد عن الأنواع المختلفة للطاقة الحركية.

1. الطاقة المشعة

الطاقة المشعة هي نوع من الطاقة الحركية لأنها تتحرك دائمًا عبر وسط أو فضاء؛ ومن الأمثلة على الطاقة المشعة ما يلي:

• ضوء الأشعة فوق البنفسجية.
• أشعة غاما.

2. الطاقة الحرارية

تُعرف الطاقة الحرارية أيضًا باسم الطاقة الحرارية التي تتولد بسبب الحركة السريعة للذرات عندما تتصادم مع بعضها البعض، ومن الأمثلة على الطاقة الحرارية ما يلي:

• الينابيع الساخنة.
• حمام سباحة مدفأ.

3. الطاقة الصوتية

تنتج الطاقة الصوتية عن طريق اهتزاز الجسم، وتنتقل الطاقة الصوتية عبر وسيط ولكن لا يمكنها السفر في فراغ حيث لا توجد جسيمات تعمل كوسيط؛ ومن الأمثلة على الطاقة الصوتية ما يلي:

• الشوكة الرنانة.
• الضرب على الطبل.

4. الطاقة الكهربائية

يتم الحصول على الطاقة الكهربائية من الإلكترونات الحرة ذات الشحنة الموجبة والسالبة؛ ومن الأمثلة على الطاقة الكهربائية ما يلي:

• البرق.
• البطاريات أثناء الاستخدام.

5. الطاقة الميكانيكية

يُعرف مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة بالطاقة الميكانيكية التي لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها ولكن يمكن تحويلها من شكل إلى آخر؛ ومن الأمثلة على الطاقة الميكانيكية ما يلي:

• الأقمار الصناعية تدور حول الأرض.
• السيارة المتحركة.

اقرأ أيضاً: استخدام طاقة الرياح في توليد الكهرباء من الألف إلى الياء وكيف تنشأ طاقة الرياح

أمثلة على الطاقة الحركية

هناك العديد من الأمثلة على الطاقة الحركية، منها:

• تمتلك الشاحنة التي تسير على الطريق طاقة حركية أكبر من السيارة التي تسير بنفس السرعة، لأن كتلة الشاحنة أكبر بكثير من كتلة السيارة.
• يتكون النهر الذي يتدفق بسرعة معينة من الطاقة الحركية حيث أن الماء له سرعة وكتلة معينة.
• الطاقة الحركية لكويكب يسقط باتجاه الأرض كبيرة جدًا.
• تزداد الطاقة الحركية للطائرة أثناء الطيران بسبب الكتلة الكبيرة والسرعة العالية.

ما الفرق بين الطاقة الحركية والطاقة الكامنة؟

استفسارات هامة حول الطاقة الحركية

هل يمكن أن تكون الطاقة الحركية سالبة؟

لا يمكن أن تكون الطاقة الحركية للجسم سالبة لأن مربع السرعة يعطي رقمًا غير سالب ولا يمكن أن تكون الكتلة سالبة.

متى تكون الطاقة الحركية القصوى؟

الطاقة الحركية هي القصوى عندما تكون الطاقة الكامنة القصوى؛ ويحدث هذا عندما تكون السرعة القصوى والكتلة في وضع التوازن.

ماذا يحدث للطاقة الحركية عندما تنخفض السرعة؟

عندما تنخفض السرعة، ستتحول الطاقة الحركية إلى طاقة كامنة أو طاقة حرارية أو أشكال أخرى من الطاقة.

ومن هنا يمكنكم التعرف على: تعريف الطاقة الكهربائية وما هي آليات توليد الطاقة الكهربائية

في نهاية مقال تعتمد الطاقة الحركية على ماذا؟، نكون بذلك قد عرضنا أهم التفاصيل عن الطاقة الحركية، بما في ذلك تعريفها، ووحدة قياسها، وعلى ماذا تعتمد، بالإضافة إلى المزيد من التفاصيل.

غير مسموح بنسخ أو سحب مقالات هذا الموقع نهائيًا فهو فقط حصري لتريند الخليج وإلا ستعرض نفسك للمسائلة القانونية وإتخاذ الإجراءات لحفظ حقوقنا.