الطاقة الكامنة وحفظ الطاقة الشكل 8.1: الموضح هنا هو جزء من تمثال لآلة الكرة لجورج رودس. يتم رفع الكرة في هذه الأداة الغريبة، وتدحرجها، وتسقطها، وترتد، وتصطدم بأشياء مختلفة، ولكن خلال رحلاتها، تتغير طاقتها الحركية بكميات محددة يمكن التنبؤ بها، والتي تعتمد على موقعها والأشياء التي تتفاعل معها. الطاقة الكامنة وحفظ الطاقة (الائتمان: تعديل العمل […]
أهداف التعلم: بنهاية هذا القسم الخاص بموضوع القدرة ستكون قادرًا على: مفهوم القدرة مفهوم الشغل ينطوي على القوة والإزاحة؛ تربط نظرية الشغل والطاقة صافي الشغل المبذول على الجسم بالاختلاف في طاقته الحركية، المحسوبة بين نقطتين على مساره. لا تتضمن أي من هذه الكميات أو العلاقات الوقت أو الزمن بشكل صريح، ومع ذلك فنحن نعلم أن
تطبيق نظرية الشغل والطاقة لإيجاد معلومات حول حركة الجسيم، مع الأخذ في الاعتبار القوى المؤثرة عليه.
استخدام نظرية الشغل والطاقة لإيجاد معلومات حول القوى المؤثرة على الجسيم، مع إعطاء معلومات عن حركته
من المعقول أن نفترض أنه كلما زادت سرعة الجسم، زاد تأثيره على الأجسام الأخرى. هذا لا يعتمد على اتجاه السرعة، ولكن فقط على مقدارها. في نهاية القرن السابع عشر، تم إدخال كمية في الميكانيكا لشرح الاصطدامات بين جسمين مرنين تمامًا، حيث يصطدم أحدهما وجهًا لوجه بجسم متطابق أثناء السكون. يتوقف الجسم الأول، والجسم الثاني يتحرك بالسرعة الابتدائية للجسم الأول. (إذا سبق لك أن لعبت البلياردو أو الكروكيه، أو شاهدت نموذجًا لمهد نيوتن، فقد لاحظت هذا النوع من الاصطدام). كانت الفكرة وراء هذه الكمية مرتبطة بالقوى المؤثرة على الجسم وتمت الإشارة إليها باسم “طاقة حركة” Kinetic Energy. فيما بعد، خلال القرن الثامن عشر، أطلق اسم طاقة الحركة على الطاقة الخاصة بالحركة.
في هذا الفصل، نناقش بعض المفاهيم الفيزيائية الأساسية المتضمنة في كل حركة فيزيائية في الكون، ونتجاوز مفاهيم القوة والتغيير في الحركة، والتي ناقشناها في الحركة في بعدين وثلاثة أبعاد وقوانين نيوتن للحركة. هذه المفاهيم هي الشغل Work والطاقة الحركية Kinetic Energy والقوة. نشرح كيف ترتبط هذه الكميات ببعضها البعض، وهو ما سيقودنا إلى علاقة أساسية تسمى نظرية الشغل والطاقة. في الفصل التالي، سنعمم هذه الفكرة على المبدأ الأوسع للحفاظ على الطاقة.
هناك قوة أخرى مثيرة للاهتمام في الحياة اليومية هي القوة المعيقة على جسم ما عندما يتحرك في مائع fluid (إما غاز gas أو سائل liquid). تشعر بالقوة المعيقة drag force عندما تحرك يدك عبر الماء. قد تشعر بها أيضًا إذا حركت يدك أثناء هبوب رياح قوية. كلما حركت يدك بشكل أسرع، زادت صعوبة تحريكها. تشعر بالقوة المعيقة أقل عندما تميل يدك بحيث يمر الجانب منها فقط عبر الهواء، لقد قللت من مساحة يدك التي تواجه اتجاه الحركة.
القوة الجاذبة المركزية – شرح معادلة تسارع القوة الجاذبة المركزية، تطبيق قانون نيوتن الثاني لتطوير معادلة القوة الجاذبة المركزية، استخدم مفاهيم الحركة الدائرية في حل المسائل التي تتضمن قوانين نيوتن للحركة
الاحتكاك – مفهومه وخصائصه وأنواعه وحساب مقدار الاحتكاك السكوني والحركي واستخدامهما في المسائل التي تتضمن قوانين نيوتن للحركة
تطبيقات قوانين نيوتن للحركة – حل المسائل باستخدام قوانين نيوتن، الاحتكاك، قوة الجاذبية، قوة السحب وسرعة المحطة
رسم مخطط الجسم الحر تتضمن الخطوة الأولى في وصف وتحليل معظم الظواهر في الفيزياء الرسم الدقيق لمخطط الجسم الحر. تم استخدام مخططات الجسم الحر في أمثلة من خلال هذا الفصل. تذكّر أن مخطط الجسم الحر يجب أن يتضمن فقط القوى الخارجية التي تعمل على الجسم محل الاهتمام. بمجرد رسم مخطط دقيق للجسم الحر، يمكننا تطبيق