طاقة هي كلمة مستخدمة في السياقات الأكثر تنوعًا ، ومع ذلك ، في مجال الفيزياء ، فإنها تحدد القدرة على الأداء الشغل. يتم التعبير عن الطاقة بأشكال عديدة - حركية ، محتملة ، كيميائية ، من بين أمور أخرى - لكنها في الأساس عبارة عن أ الكمية الماديةنبذة مختصرة، ذات الصلة بـ حركة هل هذا لاهو يستطيعأن تكونخلقت أو دمرت، لكن فقط تحول، من خلال استخدام القوة.
نظرةأيضا:القوى الأساسية للطبيعة
الطاقة في الفيزياء
ال طاقة إنه مفهوم معقد للغاية ، وعلى الرغم من أننا نتحدث عنه طوال الوقت ، فإننا لا نفهمه رسميًا ، لأن تعريف الطاقة يتضمن مفهومًا فيزيائيًا آخر: الشغل. من الناحية النظرية وببساطة ، العمل هو كل إجراء يتم القيام به ضد الخضوع ل، مثل قوة الجاذبية.
المعرفة حول الطاقة واسعة جدًا وتشمل العديد من مجالات المعرفة. يمكن رؤية هذه التخصصات المتعددة عندما نحلل الإجراء البسيط المتمثل في العمل ضده الجاذبية.
عندما نجلس ونرفع صندوقًا عن الأرض ، فإننا نقوم بتحويل الطاقة. هذه الطاقة ، التي تم نقلها إلى الصندوق في شكل طاقة وضع الجاذبية ، تم بذلها بواسطة قوة خارجية ناتجة عن تقلص عدد كبير من ألياف العضلات. يحدث هذا الانكماش عندما يمر التيار الكهربائي ، والذي ينشأ في الخلايا المتخصصة. هذه الخلايا ، بدورها ، يمكنها فقط إنتاج تيار عندما تحصل على الطاقة من الروابط الكيميائية الموجودة في الطعام ، والتي ، عند كسرها ، تطلق السعرات الحرارية.
نظرًا لتعقيد ملف طاقة، سنقتصر على ما هي الطاقة لـ الفيزياء: الطاقة أ عظمةالفيزياءتسلق، الذي وحدة قياس ، وفقا ل SI، و ال الجول. يتم تعريف الطاقة من العمل. عندما نعمل على جسم ، فإن هذا الجسم يتبادل الطاقة معنا. ا الشغل هو ، بالتالي ، تحويل أو نقل من الطاقة التي تحدث لجسم يخضع لتطبيق أ الخضوع لخارجي.
ا الشغل لقوة معامل ثابتة يمكن حسابها كمنتج داخلي للقوة والمسافة. إنه ، بالتالي ، إسقاط القوة على مسافه: بعد، أي في العمل ، فقط المسافة المقطوعة في اتجاه من القوة. انظر أدناه الصيغة المستخدمة لحساب العمل:
τ - عمل (J - جول)
F - القوة (N - نيوتن)
د - المسافة (م - متر)
θ - الزاوية بين القوة والمسافة
عندما يتم تنفيذ عمل على الجسم ، فإن ذلك الجسم يتعرض لزيادة أو نقصان كمية الطاقة الموجودة فيه ، وهذا يتجلى على أنه الاختلافات في الطاقة الحركية أو القدره. تذكر ، كما قيل ، أن الشغل يتكون من شكلفيإذانقلطاقة، لذلك ، لم يتم إنشاء هذه الطاقة ، ولكن تحول.
نرى أيضا:العمل: المفهوم وطرق تحديده
لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)
ما هي أنواع الطاقة؟
لأن هناك عدة القوى في الطبيعة، هناك أيضًا العديد من أشكال الطاقة ، ولكن جميعها مرتبطة ارتباطًا مباشرًا بالحركة. تحقق من بعض الأمثلة على أشكال الطاقة:
الطاقة الحركية: هي الطاقة المرتبطة بالحركة ، كل ما يتحرك وله كتلة له طاقة حركية. هذه الطاقة تتناسب طرديا مع مربع ● السرعة حيث تتحرك الجثث.
الطاقة الكامنة: هو الذي يعتمد على وضع الجسم. هناك العديد من أشكال الطاقة الكامنة ، مثل طاقة وضع الجاذبية ، و طاقة الوضع الكهربائي، أ الطاقة الكامنة المرنة، من بين أمور أخرى.
الطاقة الميكانيكية: هو مجموع طاقةحركية مع الطاقاتالإمكانات من أي نظام فيزيائي. نحن الأنظمةعلماء الفيزياءالمحافظين حيث لا يوجد احتكاك ، يتم حفظ الطاقة الميكانيكية.
طاقة حرارية: هي تلك الموجودة في أجسام أعلى من درجة حرارة الصفر المطلق. عندما تنتقل الطاقة الحرارية بين الأجسام ، يطلق عليها الحرارة.
الطاقة الكيميائية: هو شكل الطاقة الموجود في روابط كيميائية ويمكن الحصول عليها من حرق الوقود مثل البنزين والكحول وما إلى ذلك. في الأساس ، إنه ملف طاقة من الطبيعة كهربائي، لأن الروابط الكيميائية تنتج عن التفاعلات الكهربائية.
كهرباء: الطاقة الكامنة الكهربائية ، والمعروفة ببساطة باسم الطاقة الكهربائية ، هي تلك التي يتم الحصول عليها من التفاعل بين الشحنات الكهربائية، مفصولة عن بعضها البعض.
الطاقة النووية: هي الطاقة التي يتم الحصول عليها من الانشطار النووي من عند النوى الذرية. هذه الطاقة ناتجة عن التفاعل بين البروتونات و النيوترونات الذين ينجذبون إلى نوع من القوة الأساسية للطبيعة المعروفة باسم القوة النووية القوية. تعرف على المزيد حول الموضوع من خلال زيارة مقالتنا: فيزياء نووية.
نظرةأيضا: سبع نصائح "ذهبية" لدراسة فيزياء أكثر فعالية
صيغ الطاقة
هناك صيغ تُستخدم لحساب كل شكل من أشكال الطاقة المختلفة. دعنا نتحقق من ماهيتهم وما يعنيه كل من المتغيرات الخاصة بهم:
→ صيغة الطاقة الحركية
صيغة طاقةحركية هي أن هذه الطاقة تساوي حاصل ضرب الكتلة ومربع السرعة مقسومًا على 2 ، كما هو موضح أدناه:
م - الكتلة (كلغ)
الخامس - السرعة (م / ث)
→ صيغة طاقة الجاذبية المحتملة
صيغة طاقةالقدرهالجاذبية يثبت أن هذا الشكل من الطاقة الكامنة يساوي ناتج ثلاثة مقادير: الكتلة ، التسريع من الجاذبية و ارتفاع:
→ صيغة الطاقة الكامنة المرنة
صيغة الطاقة الكامنة المرنة تساوي حاصل ضرب ثابتالمرن ومربع تشوه الربيع مقسومًا على 2. يشاهد:
ك - ثابت مرن (N / m)
x - تشوه الربيع (م)
→ صيغة طاقة الوضع الكهربائي
صيغة طاقةالقدرهكهربائي يساوي حاصل ضرب ثلاث كميات (معامل الشحنتين الكهربائيتين ، Q1 وس2، وثابت التناسب ، ك0) مقسومًا على المسافة بين الشحنات:
ك0 - ثابت الفراغ الكهروستاتيكي (Nm² / C²)
س1 وس2 - وحدات الأحمال الكهربائية
د - المسافة (م)
بقلم رافائيل هيلربروك
مدرس الفيزياء
