لا يوجد تعريف لماهية الطاقة ، لكننا نعلم أن وجودها يجعل العمل ممكنًا. الطاقة المخزنة في الطعام ، على سبيل المثال ، تجعل أعضاء الجسم تعمل بشكل صحيح. الوقود يجعل السيارات تتحرك. وبالمثل ، فإن الطاقة الكهربائية التي تنتجها البطارية تتسبب في تحرك الإلكترونات في الأسلاك الموصلة للطاقة.
عند الحديث عن الطاقة ، من المهم للغاية التأكيد على مبدأ الحفاظ على الطاقة. هذا المبدأ ، بحسب لافوازييه ، يقول: "في الطبيعة لا يضيع شيء ، ولا شيء يُخلق ، كل شيء يتغير".
من أجل تمثيل تحويلات الطاقة بشكل عام ، دعونا نفكر في ربيع مريح (الشكل 1) ، أي ربيع غير ممتد. نظرة:
لضغط الزنبرك ، الطاقة مطلوبة. وهكذا ، يتم تطبيق القوة على أحد نهاياتها ، بحيث تتقلص. نقول أنه من خلال تطبيق القوة على الزنبرك ، يتم العمل. يتوافق هذا العمل مع الطاقة المنقولة من الإنسان إلى الربيع. يمثل الشكل 2 الزنبرك المضغوط بالفعل وبقفل على العربة ، مما يمنعها من الانطلاق.
يخزن الزنبرك المضغوط الطاقة. ومع ذلك ، لا يمكن إظهار هذه الطاقة إلا من خلال إزالة القفل من العربة. تسمى الطاقة المخزنة في الربيع الطاقة الكامنة المرنة. محتملة لأنها يمكن أن تظهر نفسها ومرنة لأنها في جسم مرن مشوه.
الآن ، بالنظر إلى الشكل 3 ، نلاحظ أن العربة قد حررت نفسها. عندما تمت إزالة القفل ، تجلت الطاقة الكامنة التي تم تخزينها في الزنبرك ، مما تسبب في اكتساب العربة للحركة. مرة أخرى ، لقد أنجزنا العمل. الآن يتوافق هذا العمل مع الطاقة المنقولة من الزنبرك إلى العربة. الطاقة التي اكتسبتها العربة تسمى الطاقة الحركية.
الطاقة الحركية: إنها الطاقة المرتبطة بحركة الأجسام.
الطاقة الكامنة (الجاذبية ، المرنة ، الكهربائية ، إلخ): إنها الطاقة التي يمتلكها الجسم فيما يتعلق بالموقع المعين الذي يشغله.
في حالة عدم وجود احتكاك ، يتم الحفاظ على الطاقة الميكانيكية الكلية للنظام ، فقط مع تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية والعكس صحيح. نظرة:
وميك= وç + وص
من الأهمية بمكان توضيح أن العمل وأشكال الطاقة هي كميات عددية.
عمل القوة
الشغل هو مقياس الطاقة التي تنتقل إلى الجسم نتيجة لتطبيق قوة على طول الإزاحة. في الفيزياء ، عادةً ما يتم تمثيل العمل بالحرف W (الذي يأتي من العمل الإنجليزي) أو بالحرف اليوناني tau بشكل أكثر شيوعًا
.لحساب عمل القوة ، من المهم التأكيد على أنه يمكن أن يكون:
عمل قوة ثابتة موازية للإزاحة: تُحسب عندما يكون لديك القوة المطبقة في نفس اتجاه الإزاحة. يمكن حسابها على النحو التالي:
نظرًا لأن الزاوية بين القوة والإزاحة تساوي صفرًا ، فإنها تجعل جيب تمام هذه الزاوية يساوي 1 ، مما يجعل التعبير مساويًا لـ:
حيث D هو النزوح الذي يعاني منه الجسم.
عمل قوة ثابتة وليست موازية للإزاحة:
عندما يكون لدينا تطبيق قوة ثابتة وليست متوازية ، كما في المخطط أعلاه ، نحسب العمل على النحو التالي:
اين؟ إنها الزاوية التي تشكلت بين القوة والإزاحة التي يعاني منها الجسم.
في SI (النظام الدولي للوحدات) ، يتم تقديم العمل بالجول ، والذي يتم تمثيله بالحرف (ي) والقوة بالنيوتن (ن). سميت هذه الوحدة على اسم الفيزيائي البريطاني جيمس بريسكوت جول. في نظام CGS ، تكون وحدة العمل هي erg = dyne x centimeter.
بقلم ماركو أوريليو دا سيلفا
فريق مدرسة البرازيل
