طاقةعلم الميكانيكا هو الكمية المادية تسلق، تقاس بالجول ، وفقًا لـ SI. إنه مجموع الطاقات الحركية والمحتملة للنظام الفيزيائي. في الأنظمة المحافظة ، هذا هو ، بدون احتكاك، تظل الطاقة الميكانيكية ثابتة.
نرى أيضا:الكهرباء الساكنة: ما هي الشحنة الكهربية ، والكهرباء ، والشحنة الساكنة ، وغيرها من المفاهيم
مقدمة في الطاقة الميكانيكية
عندما يكون الجسيم مع الكتلة التحركاتبحرية عبر الفضاء ، بالتأكيد ● السرعة وبدون معاناة من عمل الخضوع ل البعض نقول أنه يحمل في طياته كمية من طاقة خالصةحركية. ومع ذلك ، إذا كان هذا الجسيم يبدأ في الخضوع لنوع من التفاعل (الجاذبية ، كهربائي، مغناطيسي أو مرن ، على سبيل المثال) ، نقول أنه يحتوي أيضًا على طاقةالقدره.
وبالتالي فإن الطاقة الكامنة هي شكل من أشكال الطاقة التي يمكن تخزينها أو تخزينها ؛ بينما الطاقة الحركية هي تلك المتعلقة بسرعة الجسيم.
الآن بعد أن حددنا مفاهيم الطاقة الحركية والطاقة الكامنة ، يمكننا أن نفهم بشكل أوضح ما تعنيه الطاقة الميكانيكية: إنها مجموع الطاقة المرتبطة بحالة حركة الجسم.
نرى أيضا: العناصر والصيغ والمفاهيم الرئيسية المتعلقة بالدوائر الكهربائية
صيغ الطاقة الميكانيكية
صيغة طاقةحركية، والتي تتعلق معكرونة (م) و ● السرعة (v) من الجسد ، هذا هو ، تحقق:
وج - الطاقة الحركية
م - معكرونة
الخامس - ● السرعة
ص - مقدار الحركة
ال طاقةالقدره، وهو موجود بدوره بأشكال مختلفة. ومع ذلك ، فإن الأكثر شيوعًا هي الطاقات المحتملة للجاذبية والمرونة ، والتي تظهر صيغها أدناه:
ك - ثابت مرن (N / m)
x - تشوه
بينما ال طاقة الجاذبية الكامنة، كما يوحي اسمه ، يرتبط بالجاذبية المحلية والارتفاع الذي يكون فيه الجسم بالنسبة إلى الأرض ، طاقةالقدرهالمرن ينشأ عندما يتشوه بعض الجسم المرن ، كما هو الحال عندما نمد شريطًا مطاطيًا.
في هذا المثال ، يتم "تخزين" كل الطاقة الكامنة في الشريط المطاطي ويمكن الوصول إليها لاحقًا. للقيام بذلك ، ما عليك سوى تحرير الشريط بحيث يتم تحويل كل الطاقة الكامنة المرنة إلى طاقة حركية.
مجموع هذين الشكلين من الطاقة - الحركية والجهد - يسمى الطاقة الميكانيكية:
وم - الطاقة الميكانيكية
وج - الطاقة الحركية
وص - الطاقة الكامنة
الحفاظ على الطاقة الميكانيكية
ال الحفاظ على الطاقة هو أحد مبادئ الفيزياء. ووفقا له ، يجب الحفاظ على إجمالي كمية الطاقة في النظام. وبعبارة أخرى ، فإن ملف لا تضيع الطاقة أبدًاأوخلقتبل تم تحويلها إلى أشكال مختلفة.
بالطبع ، مبدأ الحفاظ على الطاقة الميكانيكية مشتق من مبدأ الحفاظ على الطاقة. نقول أن الطاقة الميكانيكية محفوظة عندما لا يوجد أيقوى مشتتة، مثل الاحتكاك أو سحب الهواء ، القادر على تحويله إلى أشكال أخرى من الطاقة ، مثل حراري.
الدفع أمثلة:
عندما ينزلق صندوق ثقيل فوق منحدر احتكاك ، فإن جزءًا من تبدد الطاقة الحركية للصندوق، ثم تعاني الواجهة بين الصندوق والمنحدر قليلاً زيادة في درجة الحرارة: يبدو الأمر كما لو أن الطاقة الحركية للصندوق تنتقل إلى الذرات الموجودة في الواجهة ، مما يتسبب في تأرجحها أكثر فأكثر. يحدث الشيء نفسه عندما نضغط على مكابح السيارة: يصبح قرص الفرامل أكثر سخونة وسخونة ، حتى تتوقف السيارة تمامًا.
نرى أيضا:ما هي قوة الاحتكاك؟ تحقق من خريطتنا الذهنية
في الوضع المثالي، حيث تحدث الحركة دون عمل أي قوى مشتتة، سيتم الحفاظ على الطاقة الميكانيكية. تخيل حالة يتأرجح فيها الجسم بحرية دون أي احتكاك بالهواء. في هذه الحالة ، هناك نقطتان أ و ب ، بالنسبة لموضع البندول ، تتبع هذه العلاقة:
وسيئ - الطاقة الميكانيكية عند النقطة أ
وميغا بايت - الطاقة الميكانيكية عند النقطة ب
وهنا - الطاقة الحركية عند النقطة أ
وسي بي - الطاقة الحركية عند النقطة ب
وحرمان - الطاقة الكامنة عند النقطة أ
وPB - الطاقة الكامنة عند النقطة ب
بالنظر إلى موقعين لنظام فيزيائي مثالي غير احتكاك ، فإن الطاقة الميكانيكية عند النقطة A والطاقة الميكانيكية عند النقطة B ستكونان متساويتين في الحجم. ومع ذلك ، فمن الممكن ، في أجزاء مختلفة من هذا النظام ، أن تتغير الطاقات الحركية والطاقات المحتملة بحيث يظل مجموعها كما هو.
نرى أيضا: قوانين نيوتن الأول والثاني والثالث - مقدمة وخريطة ذهنية وتمارين
تمارين على الطاقة الميكانيكية
السؤال رقم 1) تسافر شاحنة وزنها 1500 كجم بسرعة 10 م / ث فوق جسر بطول 10 م ، مبني فوق طريق مزدحم. حدد معامل الطاقة الميكانيكية للشاحنة بالنسبة للطريق.
البيانات: ز = 10 م / ث²
أ) 1.25.104 ي
ب) 7،25.105 ي
ج) 1،5105 ي
د) 2.25.105 ي
هـ) 9.3.103 ي
قالب: الحرف د
القرار:
لحساب الطاقة الميكانيكية للشاحنة ، سنضيف الطاقة الحركية مع طاقة الجاذبية الكامنة ، نلاحظ:
بناءً على الحساب أعلاه ، وجدنا أن الطاقة الميكانيكية لهذه الشاحنة بالنسبة لأرضية الجادة تساوي 2.25.105 لذلك فإن الإجابة الصحيحة هي الحرف d.
السؤال 2) يتم ملء خزان ماء مكعب ، سعة 10000 لتر ، بنصف حجمه الإجمالي ووضعه على ارتفاع 15 مترًا فوق سطح الأرض. حدد الطاقة الميكانيكية لخزان المياه هذا.
أ) 7.5.105 ي
ب) 1.5.105 ي
ج) 1.5.106 ي
د) 7.5.103 ي
هـ) 5.0.102 ي
قالب: الحرف ا
القرار:
بمجرد ملء خزان المياه بنصف حجمه ومعرفة أن 1 لتر من الماء يتوافق مع كتلة 1 كجم ، سنحسب الطاقة الميكانيكية لخزان الماء. وبالتالي ، من المهم أن ندرك أنه عند الراحة ، فإن الطاقة الحركية للجسم تساوي 0 ، وبالتالي فإن طاقته الميكانيكية ستكون مساوية لطاقته الكامنة.
وفقًا للنتيجة التي تم الحصول عليها ، فإن البديل الصحيح هو الحرف ا.
السؤال 3) فيما يتعلق بالطاقة الميكانيكية لنظام محافظ ، خالٍ من قوى التبديد ، تحقق من البديل صيح:
أ) في وجود الاحتكاك ، أو قوى تبديد أخرى ، تزداد الطاقة الميكانيكية للجسم المتحرك.
ب) تظل الطاقة الميكانيكية للجسم المتحرر من عمل أي قوى تبديد ثابتة.
ج) لكي تظل الطاقة الميكانيكية للجسم ثابتة ، من الضروري أنه عندما تكون هناك زيادة في الطاقة الحركية ، هناك أيضًا زيادة في الطاقة الكامنة.
د) الطاقة الكامنة هي جزء من الطاقة الميكانيكية المرتبط بالسرعة التي يتحرك بها الجسم.
هـ) تظل الطاقة الحركية للجسم المتحرر من عمل أي قوى تبديد ثابتة.
قالب: حرف الباء
القرار:
لنلقِ نظرة على البدائل:
ال) خاطئة - في وجود قوى التبديد ، تنخفض الطاقة الميكانيكية.
ب) حقيقة
ç) خاطئة - إذا كانت هناك زيادة في الطاقة الحركية ، يجب أن تنخفض الطاقة الكامنة ، بحيث تظل الطاقة الميكانيكية ثابتة.
د) خاطئة - الطاقة الحركية هي جزء من الطاقة الميكانيكية المرتبطة بالحركة.
و) خاطئة - في هذه الحالة ، ستنخفض الطاقة الحركية بسبب قوى التبديد.
بقلم رافائيل هيلربروك
مدرس الفيزياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-mecanica.htm
