نفسر ماهية الطاقة في الفيزياء ، ما هي الطاقة الكامنة والحركية. أيضا ، كيف تعمل القوة وما هو العمل.
ما هي الطاقة؟
في جسدي - بدني، نشير إلى الطاقة على أنها قدرة نظام أو ظاهرة على القيام بعمل معين. كلمة الطاقة تأتي من اليونانيةنشيط والتي تعني "قوة العمل" أو "قوة العمل". وهو مفهوم يستخدم على نطاق واسع في هذا العلم وفي غيره بشكل عام ، مع معاني ومعاني مختلفة.
تعد هذه القدرة على تنفيذ العمل أمرًا أساسيًا في مصلحة الفيزياء في الطاقة ، حيث يدرس هذا التخصص أنظمة طبيعة سجية كأفعال وردود فعل تكون فيها المادة مترابطة ويتم نقل الطاقة من نظام إلى آخر ومن شكل إلى آخر.
في الواقع ، يتم التحكم في الطاقة وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية (في الميكانيكا الكلاسيكية ، أي نيوتن) ، الذي يحدد مقدار الطاقة فيكون إنه دائمًا مستقر ودائم ولا يمكن إنشاؤه أو تدميره ، بل يمكن تحويله فقط.
من ناحية أخرى ، في الميكانيكا النسبية التي يحكمهانظرية النسبية ألبرت أينشتاين والطاقة و الجماعية لديك علاقة أوثق تحدد المعادلة الشهيرة ه = مك 2، أي ، الطاقة تساوي الكتلة مضروبةسرعة الضوء تربيع. وهكذا ، فإن كل الأجسام ، ببساطة لأنها تتكون من مادة ، لديها كمية من الطاقة تعطى بواسطة معادلة أينشتاين.
من ناحية أخرى ، الطاقة (E) والشغل (W) متكافئان ، لذلك يتم قياسهما بنفس نوع الوحدات: الجول أو الجول (J) ، أي نيوتن لكل متر (N / m).
الطاقة الكامنة
ترتبط الطاقة الكامنة بجسم أو نظام فيزيائي يتم تحديده بحكم موقعه أو ارتفاعه ، أي بناءً على مجال القوى الذي يكون مغمورًا فيه. يمكن تصنيف هذا النوع من الطاقة إلى:
- طاقة الجاذبية الكامنة. إنها الطاقة التي يمتلكها جسم ضخم عندما ينغمس في مجال الجاذبية. يتم إنشاء حقول الجاذبية حول الكائنات ذات الجماهير كبيرة جدًا (مثل جماهير الكواكب و ال شمس). على سبيل المثال ، تمتلك سيارة الأفعوانية أقصى طاقة كامنة عند أقصى ارتفاع لها لأنها مغمورة في مجال الجاذبية الأرضية. بمجرد إسقاط العربة ، تفقد ارتفاعها وتتحول الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية.
- الطاقة الكامنة الكهروستاتيكية. بخصوص كهرباء يطبق أيضًا مفهوم الطاقة الكامنة ، والتي يمكن تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة ، مثل حركية, حراري أو خفيفة، نظرًا للتنوع الهائل في الكهرومغناطيسية. في هذه الحالة ، تنتج الطاقة من مجال القوى الكهربائية التي تنتجها الجسيمات المشحونة.
- الطاقة الكامنة المرنة. الطاقة الكامنة المرنة لها علاقة بخاصية مرونة المادة ، وهي الميل لاستعادة شكلها الأصلي بعد تعرضها لقوى تشوه أكبر من مقاومتها. من الأمثلة الواضحة على الطاقة المرنة أن الزنبرك يمتد أو يتقلص كنتيجة لقوة خارجية ويعود إلى موضعه الأصلي بمجرد عدم تطبيق هذه القوة. مثال آخر هو نظام القوس والسهم. في الأخير ، تصل الطاقة الكامنة المرنة إلى أقصى قيمتها حيث يتم سحب القوس عن طريق سحب الألياف المرنة ، وثني الخشب قليلاً ، ولكن مع استمرار السرعة. في اللحظة التالية تصبح الطاقة الكامنة حركية ويتم طرح السهم بأقصى سرعة للأمام.
الطاقة الحركية
الجسم الذي يتحرك بسرعة معينة سيكون له طاقة حركية مصاحبة.
الطاقة الحركية هي طاقة الحركة ، وعادة ما يتم تحديدها بواسطة العلاماتك, تي أوEcلأنه مهم للغاية لمجالات الفيزياء المختلفة. الجسم الذي يتحرك بسرعة معينة سيكون له طاقة حركية مصاحبة.
الطاقة الحركية هي المفتاح في مفهوم درجة الحرارة، في الواقع درجة الحرارة هي الطاقة الحركية لـ حبيبات التي تتكون من مادة أو كائن.
الصيغة التقليدية لحساب الطاقة الحركية لجسم يتحرك بسرعة (v) هي كما يلي:Ec = ½.m.v2
فرض
في الفيزياء ، فرض إنها كمية متجهة (تتمتع بالاتجاه والإحساس) وقادرة على تعديل مقدار الحركة أو شكل جسم أو مادة معينة. لا يعادل الجهد أو الطاقة.
يتم قياس القوة في النظام الدولي بواسطة نيوتن (N). يُعرَّف نيوتن الواحد بأنه مقدار القوة اللازمة لتسريع جسم كتلته 1 كجم بمقدار 1 م / ث 2.
مهنة
في الفيزياء النيوتونية (الكلاسيكية) ، يتم تعريف عمل القوة على أنه ناتج القوة والمسافة التي يتم من خلالها تطبيق هذه القوة.
سيكون هذا العمل مساويًا لكمية الطاقة المطلوبة لتحريكه بسرعة.
العمل يمثله الرمزدبليو (من اللغة الإنجليزيةالشغل) ، هو مقدار قياسي (بدون اتجاه) ويتم التعبير عنه بنفس وحدات الطاقة (الجول).