طاقة الوضع والحركة
طاقة الوضع والحركة، من منا يستطيع مواصلة يومه أو حياته دون أن يأكل طعام؟ هل سبق ورأيت سيارة في الطريق تقاد بلا وقود؟ بالطبع لا، طاقة الحركة تعد بمثابة طعام ووقود لهذا الكون.
حيث تُحدث تغيرات واختلافات جمة حولنا سواء أكننا نراها بأعيننا المجردة أو لا نراها إلا باللجوء لأجهزة ومعدات.
وفي الحالتين تظهر أشكال الحياة بفضل طاقة الحركة متعاونة في ذلك مع طاقة الوضع كعادة كل المتناقضات التي تبرز إحداها الأخرى فتوجِد لها معنى ووجود.
تعريف الطاقة
- يتم تعريف الطاقة على أنها القدرة على القيام بالشغل أو القيام بنقل الحرارة من جسم إلى جسم آخر/ من مكان إلى مكان آخر.
شاهد أيضًا: ما هي مميزات وعيوب الطاقة المدية
ما هي طاقة الحركة Kinetic energy
- طاقة الحركة هي تلك الطاقة التي يملكها الجسم أثناء حالة حركته والتي يرمز لها علمياً بالرمز “k”
العوامل تؤثر على طاقة الحركة
كتلة الجسم
- هي مقدار فيزيائي، يتم تعريفها على أنها مقدار ما يحتويه الجسم من مادة، تختلف الكتلة عن الوزن اختلاف كبير فهي لا تعتمد على قوة الجاذبية على عكس الوزن.
- الكتلة تظل ثابتة لا تتغير بتغير المكان، وحدة قياس الكتلة هي الجرام والكيلو جرام، من خصائص المادة الثلاث.
سرعة الجسم
- يتم تعريفها على أنها قدرة الفرد على تجاوز عمل أو قدرته على إنهاء نشاط محدد يقوم به في أقل مدة زمنية يقدر عليها.
- وحدة قياس السرعة فيزيائياً هي متر لكل ثانية واحدة، ومن عناصر السرعة: سرعة انتقالية وهي حركات دورية متشابهة.
- سرعة الاستجابة وهي سرعة رد الفعل، السرعة الحركية وهي سرعة أداء الحركة الواحدة ذاتها.
الطاقة الحركية والكتلة
إن السيارة التي تتحرك بسرعة 65 كيلو في الساعة الواحدة ميل/ساعة تمتلك طاقة حركية أكبر من سيارة تتحرك بسرعة 25 ميل في الساعة الواحدة كما أن:
عند ثبات السرعة الطاقة الحركية
- تزداد مع زيادة الكتلة ونتيجة لذلك تكون الشاحن الكبيرة والتي تسير بسرعة 65 ميل في الساعة الواحدة تمتلك الطاقة الحركية الأكبر من دراجة نارية تسير بنفس السرعة لأن الشاحنة لديها كتلة أكبر بالطبع.
- لا تعتمد الطاقة الحركية على رؤيتنا للجسيمات في الكيمياء مثلاً توجد العديد من الجسيمات صغيرة الحجم للغاية حتى أن في كثير من الأحيان لا نستطيع أن نراها بأعيننا المجردة.
- ولكن هذه الجسيمات الصغيرة لها كتلة ولها حركة ونتيجة لذلك فهي تمتلك طاقة حركية وأيضاً طاقة وضع.
الطاقة الحركية والسرعة
إن خضنا في تجربة تسخين مادة معينة ووضعنا هذه المادة داخل إناء من الماء على نار وليكن موقد مثلاً أو داخل إناء من الألمنيوم ووضعنا هذا الإناء تحت الشمس، فإن:
- الذرات والجزيئات داخل هذه المادة علاوةً على اكتسابها لدرجات الحرارة المرتفعة فإنها ستكتسب أيضاً الكثير من الطاقة الحركية، ونتيجة لذلك فإن متوسط سرعة هذه الجزيئات والذرات ستزيد.
- لذا فإننا نرى أن عمليات نقل الحرارة ما هي إلا عمليات نقل طاقة حركية ولكن على مستوى الجزيئات.
تحويل الطاقة الحركية
يمكن تحويل طاقة الحركة إلى العديد من صور الطاقة، حيث يمكنها أن نحولها إلى:
الطاقة الصوتية
- هي اضطراب يتنقل عبر بيئة معينة مثل الهواء أو الماء ويعرف أيضاً على أنه عبارة عن انتقال الطاقة من مكان إلى آخر، ويمكن التعرف عليها عبر معدات حسية بيولوجية سواء أكان صوت هادئ أو صوت صاخب.
الطاقة الحرارية
- هي طاقة نتجت عن حركة الذرات أو عن الأيونات والجزيئات داخل المواد الصلبة أو داخل السوائل أيضاً والغازات وهي طاقة قابلة للنقل يمكن نقلها من جسم إلى آخر تحت مسمى النقل أو التدفق عبر جسمين مختلفين في درجة الحرارة “الناقل والمنقول”.
الطاقة الضوئية
- هي تلك الطاقة التي يمكننا أن ننتجها من الضوء متمثلة في أطوال موجية محددة علاوةً على أن سرعة الضوء تصل إلى 300 ألف كيلو متر في الثانية الواحدة.
شاهد أيضًا: تعريف الطاقة وتحولاتها
ما هي طاقة الوضع potential energy
تسمى طاقة الوضع، أو الطاقة الكامنة ويتم تعريفها على أنها تلك الطاقة التي تعتمد وبشكل أساسي ورئيسي على الوضع النسبي الذي يتخذه الجسم في نطاق نظام محدد.
- مثال: وجود كرة عند ارتفاع معين.
- عندما نضع كرة على ارتفاع معين ففي هذا الوضع تكون ممتلكة طاقة وضع كبيرة لأنها ثابتة أو ساكنة.
- أما عندما تسقط هذه الكرة على سطح الأرض أو تتحرك بشكل عام فإن طاقة وضعها تقل بالضرورة.
- ونتيجة لذلك فإننا نستخلص أن طاقة الوضع ما هي إلا خاصية للنظام الكامل.
- وليست لجسم فردي أو لحالة فردية مثلما يكن الحال في النظام المكون للأرض.
من أشكال طاقة الوضع
- الطاقة الكامنة الكهربائية.
- والطاقة الكامنة الكيميائية.
- الطاقة الكامنة النووية.
- ويمكننا أيضاً أن نحول تلك الطاقة الكامنة/الوضعية إلى طاقة حركية.
- ثم يحولها إلى طاقة كهربائية في حالة انبثاق الماء من بوابات السد بحيث تتحرك التوربينات الموجودة هناك.
- ويقوم المولد بطبيعة الحال تلقائياً لتحويل الطاقة الوضعية أو الكامنة في المياه الى طاقة حركية والقليل من الطاقة الحرارية التي تنتج عن الاحتكاك.
الفرق بين طاقة الوضع وطاقة الحركة
- إن طاقة الحركة يمكنها أن تتحول إلى طاقة وضع، وكذلك طاقة الوضع يمكنها التحول إلى طاقة الحركة في نظام معين. كمثال: سقوط الحجر من الحواف.
- إذا وضعنا حجر على ارتفاع معروف وسقط هذا الحجر فإنه يتحول من بعد طاقة الوضع/الكمون -أو السكون-إلى طاقة الحركة أثناء السقوط.
- العلاقة بين طاقة الحركة وطاقة الوضع/ الطاقة الكامنة هي علاقة عكسية، كلما زادت واحدة قلت الأخرى.
- مجموع الطاقة الوضعية والطاقة الحركية تساوي الطاقة الميكانيكية حيث أن تصبح قيمتها ثابتة في أنظمة الجاذبية.
شاهد أيضًا: سلبيات وإيجابيات توليد الطاقة الكهرومائية
المادة أساس كل شئت
- جميع الكائنات في الكون تم صنعها من المادة فقط، فالمادة هي أول الأشياء وسر الوجود وبالرغم من أهمية المادة إلا أنها وحدها لا تكفي لتصف سلوكيات العالم والبيئات المحيطة بنا.
- فمثلاً إن أخذنا الماء في بحيرة ألاسكا والماء المغلي الموجود داخل الاناء في منزلنا وخضنا بهما مقارنة.
- فنجد أن كلاهما مصنوعان من نفس المادة ولكن بالرغم من ذلك.
- فإن حاولت أن تتذوق جزء منهم يستطيع جسدك أن يشعر بشيء مختلف تماماً ويكتشف الاختلاف بين الاثنين.
- كما أنك إن وضعت يدك فيهما فيستطيع جسدك مرة أخرى أيضاً التفرقة وملاحظة الاختلاف.
- إن السر في هذه الحالة هو أن الماء في بحيرة ألاباسكا والماء في إناء مختلفين كل الاختلاف في الطاقة التي يحملها كل منهما.
- فماء منزلنا المغلي لديه طاقة أكبر بنسبة كبيرة من الماء الذي في بحيرة ألاباسكا، نستخلص من هذا أن المادة لها كتلة.
- ولكن الطاقة ليست لها كتلة ولا يمكننا حتى حفظ الطاقة داخل أيدينا، ولكن يمكن أن نكتفي فقط بملاحظة آثار تلك الطاقة على الموجودات ونقيسها أيضاً.
إن طاقة الوضع والحركة لمن المفاهيم الأساسية التي يجب أن يحيط بها علماً جميع الناس حتى يتثنى لهم حمل أول مفتاح يقودهم قوانين هامة مثل الجاذبية وغيرها وبالتالي يستطيع تفسير حركة الأشياء من حوله وتفسير أسباب سكون الأخرى.
وفي مقال طاقة الوضع والحركة قد قدمنا شرح وبشكل وافي طاقة الحركة وطاقة الوضع وبعض المفاهيم الأخرى المرتبطة بهما.