- ما هي الطاقة الميكانيكية؟
- أنواع الطاقة الميكانيكية
- أمثلة على الطاقة الميكانيكية
- الطاقة الميكانيكية الحركية والمحتملة
نفسر ماهية الطاقة الميكانيكية وكيف يمكن تصنيفها. أيضا ، أمثلة والطاقة الميكانيكية الحركية المحتملة.
ما هي الطاقة الميكانيكية؟
الطاقة الميكانيكية هي مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة للجسم أو النظام. الطاقة الحركية هي الطاقة التي تمتلكها الأجسام حركةلأنه يعتمد على سرعاتهم وكتلهم. من ناحية أخرى ، ترتبط الطاقة الكامنة بعمل القوى التي تسمى المحافظين ، مثل القوى المرنة والجاذبية ، والتي تعتمد على كتلة الأجسام وموقعها و بنية.
ال مبدأ الحفاظ على الطاقة يثبت أن الطاقة الميكانيكية محفوظة (تظل ثابتة) طالما أن القوى المؤثرة على الجسم أو النظام متحفظة ، أي أنها لا تجعل النظام يفقد الطاقة. يمكن كتابة هذا المبدأ رياضيًا على النحو التالي:
Emec = Ec + Ep = cte
أينEc هلالطاقة الحركية للنظام والحلقة لهالطاقة الكامنة، والتي يمكن أن تكون جاذبية ، ومرنة ، وكهربائية ، وما إلى ذلك.
هذه العلاقة لا تصمد إذا تأثر النظام بقوى غير محافظة. على سبيل المثال ، في حالة الحركات على الأسطح ذات الاحتكاك (مثل معظم الأسطح) ، تتبدد الطاقة الحركية في شكل الحرارة. يمكن أيضًا فقد الطاقة الميكانيكية لنظام ما في شكل حرارة ، على سبيل المثال في الأنظمة الديناميكية الحرارية التي يمكن فيها تحويل الطاقة الميكانيكية إلى حراري.
كثيرا ما تستخدم الطاقة الميكانيكية لتنفيذ العمل أو تحويله إلى أشكال أخرى من الطاقة ، مثلالطاقة الهيدروليكية (عندما يستفيد الإنسان من الطاقة الكامنة لتساقط الماء للقيام بعمل). مثال آخر هو طاقة الرياح أوطاقة مياه البحر، والتي تستخدم الطاقة الحركية للرياح والمد والجزر لتحويلها إلى نوع آخر من الطاقة المفيدة.
أنواع الطاقة الميكانيكية
الطاقة الميكانيكية هي مجموع الطاقات التالية:
- الطاقة الحركية. إنها الطاقة التي تمتلكها الأشياء أو نظام متحرك ، والتي تعتمد على سرعتها و الجماعية. على سبيل المثال: كرة متحركة.
- الطاقة الكامنة. إنها الطاقة المرتبطة بموضع الجسم داخل مجال القوة المحافظة ، مثل الجاذبية ، والمرونة ، والكهربائية ، وما إلى ذلك. في المقابل ، يمكن أن تكون الطاقة الكامنة نوعين:
- طاقة الجاذبية الكامنة. إنها الطاقة التي ترجع إلى عملالجاذبية على الجثث. على سبيل المثال: كائن يسقط من ارتفاع معين.
- الطاقة الكامنة المرنة. إنها الطاقة التي تمتلكها الأنظمة المشوهة بواسطة a فرض. تظل الطاقة في النظام حتى تتوقف القوة عن العمل ، وبالتالي يعود النظام إلى شكله الأصلي ، ويحول الطاقة المرنة إلى طاقة حركية. على سبيل المثال: زنبرك يتم شده أو تقليصه بواسطة قوة خارجية تسمح ، عندما لا يتم تطبيقه ، للنابض بالعودة إلى وضعه الطبيعي ، من التوازن.
أمثلة على الطاقة الميكانيكية
فيما يلي بعض الأمثلة المحتملة للطاقة الميكانيكية بأشكالها المختلفة:
- عربة قطار الملاهي. عند أعلى نقطة لها ، ستكون العربة قد جمعت ما يكفي من طاقة الجاذبية الكامنة (بسبب الارتفاع) لسقوطها بحرية بعد ثانية واحدة وتحويلها كلها إلى طاقة حركية (بسبب الحركة) والوصول إلى سرعات مشتعلة.
- طاحونة هوائية. توفر الطاقة الحركية للرياح دفعة لشفرات المطحنة التي تتحول إلى عمل ميكانيكي: قلب الترس الذي سيطحن الحبيبات إلى الأسفل.
- بندول طاقة وضع الجاذبية لـوزن يتم تحويلها إلى طاقة حركية لجعلها تتحرك على طول مسارها ، مما يحافظ على إجمالي الطاقة الميكانيكية.
- نقطة انطلاق. المستحم الذي يقفز من على لوح الغوص يستخدم وزنه (طاقة الجاذبية الكامنة) لتشويه لوح الغوص إلى أسفل (الطاقة الكامنة المرنة) وهذا ، عندما يستعيد شكله ، يدفعه للأعلى ويزيد ارتفاعه (المزيد من إمكانات الجاذبية) التي تعمل عليها غالبًا ما تتحول إلى طاقة حركية أثناء السقوط الحر في الماء.
الطاقة الميكانيكية الحركية والمحتملة
كما قيل سابقًا ، تشتمل الطاقة الميكانيكية على طاقتين: حركية وإمكانات.
الأول قابل للحساب بالصيغة البسيطة لـEc = ½ م. الإصدار 2 ووحدتك من قياس في النظام الدولي سيكون الجول (J).
بدلاً من ذلك ، الطاقة الكامنة هي كمية الطاقة المخزنة في النظام بسبب تكوينها الخاص أو وضعها فيما يتعلق بمجال القوى (الجاذبية أو المرونة أو الكهرومغناطيسية). يمكن تحويل هذه الطاقة إلى أشكال أخرى من الطاقة ، مثل الحركية نفسها.