على ماذا تعتمد الطاقة الحركية 

كتابة: Sana Mallah آخر تحديث: 08 ديسمبر 2022 , 15:37

تعتمد الطاقة الحركية على

الكتلة والسرعة .

العاملان الرئيسيان اللذان يؤثران على الطاقة الحركية هما الكتلة والسرعة. والسبب في ذلك هو أن حركة الجسم تعتمد على مدى سرعة حركته ولكن أيضًا على مقدار كتلته. على الرغم من أن السرعة هي العامل الأكثر أهمية في الطاقة الحركية.

في الحقيقة، تعتمد الطاقة الحركية لجسم على مربع سرعة هذا الجسم. أي في حال مضاعفة كتلة الجسم ستتضاعف الطاقة الحركية للجسم ولكن في حال مضاعفة سرعة الجسم ستتضاعف الطاقة الحركية أربع مرات. [1]

تعتمد الطاقة الحركية على الكتلة والسرعة

الطاقة الحركية هي نوع من أنواع الطاقة التي يمكن تبادلها بين الأجسام وتحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة. يتم تحديد كمية الطاقة الحركية التي يمتلكها الجسم بالاعتماد على متغيرين هما كتلة الجسم وسرعة الجسم.

الطاقة الحركية لجسم ما تتناسب طردًا مع مربع سرعة هذا الجسم. وهذا يعني أن تضاعف سرعة الجسم ستؤدي إلى تضاعف الطاقة الحركية مقدار أربعة أضعاف. وكذلك تضاعف سرعة الجسم ثلاثة أضعاف ستؤدي إلى تضاعف الطاقة الحركية مقدار تسعة أضعاف. أي أن الطاقة الحركية تعتمد على مربع السرعة. [2]

قانون الطاقة الحركية

الطاقة الحركية هي الطاقة للحركة. الجسم الذي لديه حركة سواء كانت حركة رأسية أو حركة أفقية لديه طاقة حركية. في الحقيقة، هناك الكثير من أشكال الطاقة الحركية من الطاقة الاهتزازية وهي الطاقة الناجمة عن الحركة الاهتزازية، والطاقة التناوبية وهي الطاقة الناجمة عن الحركة الدورانية، والطاقة الانتقالية وهي الطاقة الناجمة عن الحركة من موقع إلى موقع آخر.

من أجل تبسيط الأمور، سنركز على نوع واحد من أنواع الطاقة الحركية وهو الطاقة الحركية الانتقالية. تعتمد كمية الطاقة الحركية الانتقالية أو الطاقة الحركية للاختصار التي يمتلكها الجسم على متغيرين هما كتلة الجسم m وسرعة الجسم v. وتستخدم المعادلة التالية من أجل تمثيل الطاقة الحركية Kinetic energy أو KE لجسم ما: KE = 0.5 × m × v2

حيث أن:

KE هي الطاقة الحركية للجسم Kinetic energy

m هي كتلة الجسم mass

v هي سرعة الجسم velocity

من خلال هذه المعادلة السابقة من الممكن كشف أن الطاقة الحركية لجسم ما تتناسب طردًا مع مربع سرعة هذا الجسم. وهذا يعني أن زيادة سرعة الجسم بمقدار الضعف سيؤدي إلى زيادة الطاقة الحركية للجسم بمقدار أربعة أضعاف. في حين أن زيادة سرعة الجسم بمقدار ثلاثة أضعاف سيؤدي إلى زيادة الطاقة الحركية للجسم بمقدار تسعة أضعاف. وكذلك زيادة سرعة الجسم بمقدار أربعة أضعاف سيؤدي إلى زيادة الطاقة الحركية للجسم بمقدار ستة عشر ضعف.

وهذا واضح من علاقة الطاقة الحركية لأن الطاقة الحركية لجسم ما تعتمد على مربع سرعة الجسم. المعادلة ليست مجرد علاقة لحل المسائل الرياضية، ولكنها أيضًا دليل للتفكير في العلاقة بين الكميات. الطاقة الحركية هي كمية عددية ليس لها اتجاه. على عكس السرعة، والتسارع، والقوة، وكمية الحركة، فإن الطاقة الحركية للجسم موصوفة بالكامل بالكمية وحدها. وحدة قياس الطاقة الحركية في النظام الدولي للوحدات هو الجول مثل العمل والطاقة الكامنة. كما قد توحي المعادلة السابقة: Joule = 1 kg × m2/s2 1

حيث أن:

الجول هي وحدة الطاقة الحركية للجسم

الكيلوغرام هي وحدة كتلة الجسم

المتر / الثانية هي وحدة سرعة الجسم [3]

تعريف الطاقة الحركية

هناك عدة خواص للطاقة الحركية من الممكن رؤيتها من المعادلة السابقة للطاقة الحركية.

تعتمد الطاقة الحركية للجسم على مربع سرعة الجسم. هذا يعني أنه عندما تتضاعف سرعة جسم ما فإن طاقته الحركية تتضاعف أربع مرات. على سبيل المثال، تبلغ الطاقة الحركية للسيارة التي تسير بسرعة 60 ميلاً في الساعة أربعة أضعاف الطاقة الحركية لسيارة مماثلة تسير بسرعة 30 ميلاً في الساعة. وذلك لأن الطاقة الحركية للجسم تتناسب طردًا مع مربع سرعة الجسم.

تكون قيمة الطاقة الحركية دائمًا قيمة موجبة أو صفر. على الرغم من أن قيمة السرعة من الممكن أن تكون قيمة موجبة أو قيمة سالبة إلا أن الطاقة الحركية لا يمكن أن تكون ذات قيمة سالبة لأن الطاقة الحركية تعتمد على مربع الساعة وبالتالي لا يمكن أن تكون ذات قيمة سالبة. فبينما يمكن أن يكون للسرعة قيمة موجبة أو قيمة سالبة، فإن تربيع السرعة يكون دائمًا موجبًا.

علاوًة على ذلك، الطاقة الحركية ليست ذات قيمة متجهة. أي أن الطاقة الحركية لجسم يتحرك نحو اليمين بسرعة 5 متر في الثانية هي نفس الطاقة الحركية تمامًت لجسم يتحرك نمو الأسفل بسرعة 5 متر في الثانية أي بالسرعة نفسها.

من الخواص الرئيسية للطاقة الحركية الحركة والأجسام المتحركة. لا توجد الطاقة الحركية أبدًا في الأجسام الثابتة بل في الأجسام المتحركة فقط. هناك أمثلة لا حصر لها من الطاقة الحركية في العالم الحقيقي: السيارات التي تسير على المنحدرات، والقفز بالمظلات، وضرب كرة الجولف، والعديد من الأجسام الأخرى التي تتحرك. [4]

خواص الطاقة الحركية

تنتج حركة الجسم، التي يشار إليها أحيانًا باسم الجسم، طاقة حركية. تمكننا من إحداث تغييرات تتعلق بالسرعة. فيما يلي بعض الخصائص الرئيسية للطاقة الحركية:

  • الطاقة الحركية تزيد أو تنقص فقط عندما تتغير السرعة.
  • تكون الطاقة الحركية أكبر في الأجسام الثقيلة
  • من الممكن أن تتحول الطاقة الحركية إلى أنواع أخرى من الطاقة.
  • ستنتج الطاقة الحركية بغض النظر عن اتجاه تحرك الجسم المتحرك.
  • قياس الطاقة الحركية جول (J)

سيحتفظ الجسم بنفس المقدار من الطاقة الحركية حتى يتباطأ أو يتسارع. تزداد الطاقة الحركية مع السرعة. على سبيل المثال، سيارة تسير على الطريق بها KE عند ضبط مثبت السرعة، سيظل KE للسيارة كما هو. عندما تسرع السيارة، هناك زيادة في طاقة الجسم، وستنعكس على زيادة الطاقة الحركية.

تكون الطاقة الحركية لجسم ما أكبر عندما يكون للجسم كتلة أكبر. على سبيل المثال =، إذا كانت السيارة والشاحنة تسيران بالسرعة نفسها، فستكون للشاحنة طاقة حركية إجمالية لأنها تحتوي على كتلة أكبر من كتلة السيارة. [5]

قياس الطاقة الحركية

وحدة قياس الطاقة الحركة هي نفس وحدة قياس كل أنواع الطاقة وهي الجول J. الجول الواحد يساوي توة نيوتن واحد على طول متر واحد. ومن الممكن قياس الطاقة الحركية من خلال المعادلة السابقة KE = 0.5 × m × v2

حيث أن:

KE هي الطاقة الحركية للجسم Kinetic energy

m هي كتلة الجسم mass

v هي سرعة الجسم velocity

1Joule = 1 kg × m2/s2

حيث أن:

الجول هو وحدة الطاقة الحركية للجسم

الكيلوغرام هي وحدة كتلة الجسم

المتر / الثانية هي وحدة سرعة الجسم [3]

إشترك
نبّهني عن
guest
0 تعليقات
رد خطي
الإطلاع على كل التعليقات
زر الذهاب إلى الأعلى