الطاقة الحركية: ما هي ، الصيغ ، التمارين

طاقةحركية إنه شكل الطاقة الذي يمتلكه أي جسم بسبب حركته ، وبعبارة أخرى ، إنه شكل الطاقة المرتبطة● السرعة من الجسد. عندما نطبق قوة محصلة غير صفرية على جسم ما ، فإننا نعمل على ذلك ، لذلك يكتسب الطاقة الحركية مع زيادة سرعته.

لا تعتمد الطاقة الحركية حصريًا على سرعة الجسم ولكن أيضًا على سرعة الجسم معكرونة. يتمتع أي نوع من الأجسام المتحركة بهذا النوع من الطاقة: ترجمة،دوران،اهتزاز و اخرين. يمكن حساب الطاقة الحركية بالصيغة التالية:

و_ج - الطاقة الحركية (J)

م - كتلة الجسم (كجم)

الخامس - السرعة (م / ث)

نرى أيضا: قوانين نيوتن وتطبيقاتها

ما هي الطاقة الحركية

ال طاقةحركية هي طريقة طاقة موجود في الكل تتحرك الجثث. بالنسبة الى SI، وحدة القياس الخاصة بك هي الجول. علاوة على ذلك ، هذه الطاقة هي عظمةتسلق الذي يقدم قيمًا إيجابية حصرية.

ال تتناسب الطاقة الحركية مع مربع سرعة الجسم. لذلك ، إذا تضاعفت سرعة الجسم ، ستزداد طاقته الحركية أربع مرات ، وإذا تضاعفت سرعة الجسم ثلاث مرات ، فستكون هذه الزيادة تسعة أضعاف.

لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)

نظرية العمل والطاقة الحركية

تنص نظرية الشغل والطاقة الحركية على أن يعادل العمل المنجز على جسم أو جسيم تباين طاقته الحركية

. يمكن وصف هذه النظرية باستخدام المعادلة التالية:

τ - العمل (J)

Δ و_ج - تباين الطاقة الحركية (J)

و_ج^F وهو_ج⁰ - الطاقة الحركية النهائية والأولية (J)

م - الكتلة (كلغ)

الخامس_F و الخامس₀ - السرعة النهائية والأولية (م / ث)

افهم هذه النظرية بشكل أفضل: العمل هو النقلفيطاقة، لذلك ، عندما ندفع عربة التسوق ، على سبيل المثال ، فإننا ننقل بعض طاقتنا إليها. هذا نقل الطاقة يتحول إلى حركة، بمجرد أن تكتسب العربة ● السرعة.

باختصار ، هذا ما تقوله نظرية الشغل والطاقة الحركية:

يُطلق على نقل الطاقة إلى نظام ما ، من خلال تطبيق القوة ، الشغل ، والذي بدوره يعادل تغيير الطاقة الحركية لهذا النظام.

فقدان الطاقة الحركية

ال طاقةحركية يمكن أن يكون من الجسم تقلص في حالتين: عندما يتم تخزينه في شكل الطاقة الكامنة، مرن أو الجاذبية, على سبيل المثال؛ أو عندما يكون هناك القواتمشتت قادرة على تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة ، كما يفعل قوة الاحتكاكالذي يحول الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية. لذلك ، ما لم تكن هناك قوى مشتتة, يمكن أن تعود الطاقة الحركية للجسم دائمًا إلى وحدتها الأولية ، حيث سيتم تحويلها في هذه الحالة إلى الطاقة الكامنة بدون أي خسائر.

في سياق الديناميات ، هناك كمية مهمة تسمى الطاقة الميكانيكية. يقيس هذا كل الطاقة المتعلقة بالحركة التي يؤديها أي جسم ويحسبها مجموع الطاقة الحركية مع الطاقة الكامنةمهما كان هذا المبلغ.

نحن أنظمة محافظة، حيث لا توجد قوى مثل الاحتكاك ، تكون الطاقات الحركية والطاقات المحتملة قابلة للتبادل. عندما تكون هناك إضافات إلى أحدهما ، فإن الآخر يتناقص وفقًا لذلك ، بحيث يكون مجموعهم ثابتًا دائمًا.

ومع ذلك، في أنظمة مشتتة، حيث توجد قوى مطبقة على مقاومة الهواء ، يمكن تقليل الطاقة الحركية والطاقة الكامنة. فرق الطاقة في هذه الحالة هو الطاقة التي يتم امتصاصها على شكل حرارة ، اهتزازات ، موجات صوتية ، إلخ. مثال بسيط على هذا النوع من المواقف هو ما يحدث عندما نقوم بتشغيل ملف فرامل السيارة، في هذه الحالة ، نطبق قوة تبديد على عجلاتها ، والتي تتحول طاقتها الحركية إلى طاقة حرارية.

تقوم الفرامل بتحويل الطاقة الحركية للمركبة جزئيًا إلى طاقة حرارية.

حسم صيغة الطاقة الحركية

من الممكن استنتاج التعبير عن الطاقة الحركية من خلال معادلة توريسيللي، إحدى المعادلات الحركية التي لا تستخدم الوقت (t) كأحد متغيراتها. في البداية ، من الضروري عزل متغير التسارع ، والتحقق من:

ثم سنستخدم ملف قانون نيوتن الثاني، المعروف باسم المبدأ الأساسي للديناميات. ينص هذا القانون على أن القوة الكلية المؤثرة على الجسم تساوي حاصل ضرب كتلته وتسارعه:

أخيرًا ، سنستخدم تعريف الشغل ، والذي ينص على أنه يمكن حساب ذلك من خلال حاصل ضرب القوة والمسافة:

نرى أيضا: الطاقة الكامنة: تعرف على الأشكال المختلفة وما الغرض منها

الطاقة الحركية للذرات والجزيئات الأخرى

ال طاقةحركية إنه مقياس ذو أهمية كبيرة لدراسة الأنظمة الفيزيائية المختلفة. يستخدم مقياس الطاقة هذا ل تحليل فلكي وللحصول على دراسة حركة حبيبات نشيط للغاية، مثل الجسيمات التي تنتج الأشعة الكونية أو تلك المستخدمة في مسرعات الجسيمات.

في الحالات الأخيرة ، عندما نحسب الطاقة الحركية للأجسام التي لديها كتل صغيرة جدًا ، من الشائع أن نستخدمها وحدة قياس أخرى للطاقة الحركية إلكترون فولت: إلكترون واحد فولت يساوي 1,6.10^-19 ي حول.

الطاقة الحركية النسبية

الصيغة المستخدمة بشكل كلاسيكي لحساب عروض الطاقة الحركية محددات: عندما تبدأ الجثث في التحرك سرعات قريبة من سرعة الضوء (3,0.10⁸ آنسة). في هذه الحالة ، من الضروري تطبيق التصحيحات من نظرية النسبية والمتعلقة بقصور الجسم (الكتلة).

عندما يقترب أي جسم من سرعة الضوء ، فإن قصوره الذاتي يميل إلى الزيادة مع سرعته ، وبالتالي ، أي جسم له كتلة لن يصل أبدًا إلى سرعة الضوء. الصورة التالية توضح معادلة الطاقة الحركية النسبية ، تحقق منها:

ç - سرعة الضوء (ج = 3.0.10⁸ آنسة)

في مسرعات الجسيمات ، تصل البروتونات إلى أكثر من 99٪ من سرعة الضوء.

تمارين حلها على الطاقة الحركية

السؤال رقم 1) تحقق من البديل الذي يمثل بشكل صحيح الطاقة الحركية لمركبة 1000 كجم تتحرك بسرعة ثابتة تبلغ 3 م / ث.

أ) 450 جول

ب) 9000 ج

ج) 4500 ي

د) 900 جول

هـ) 300 ي

تعليق: حرف ج

القرار:

لحل المشكلة ، ما عليك سوى استخدام صيغة الطاقة الحركية واستبدال البيانات الواردة في بيان التمرين ، والتحقق من:

السؤال 2) من المعروف أن الطاقة الحركية للجسم تساوي 2000 J وكتلته 10 كجم. حدد مدى سرعة تحرك هذا الجسم وحدد البديل الصحيح.

أ) 20 م / ث

ب) 40 م / ث

ج) 200 م / ث

د) 3 م / ث

ه) 10 م / ث

قالب: الحرف ا

القرار:

لحل التمرين ، ما عليك سوى تطبيق البيانات الواردة في صيغة الطاقة الحركية:

السؤال 3) قطعة أثاث بها طاقة حركية و والسرعة الخامس. في وقت معين ، تصبح سرعة هذا الهاتف المحمول 3 فولت وتبقى كتلته ثابتة. البديل الذي يقدم الطاقة الحركية الجديدة لقطعة الأثاث هذه هو:

أ) 3 و

ب) 9 و

ج) 4.5 و

د) 10 و

هـ) E / 3

تعليق: حرف الباء

القرار:

كما نعلم ، تعتمد الطاقة الحركية على مربع السرعة ، لذلك عندما تتضاعف السرعة ثلاث مرات ، يجب أن تزيد هذه الطاقة بمقدار تسعة أضعاف.

بي. رافائيل هيلربروك