الفيزياء — الطاقة الحركية: تعريفها وقانونها وتمارين تطبيقية — الأولى ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

الطاقة الحركية (Énergie Cinétique)

الطاقة الحركية (Ec) هي الطاقة المرتبطة بحركة الأجسام. كلما زادت سرعة الجسم أو كتلته، زادت طاقته الحركية. هذا المفهوم أساسي في دراسة الميكانيك وحفظ الطاقة.

تعريف الطاقة الحركية

الطاقة الحركية لجسم صلب في حركة انتقالية هي الطاقة التي يمتلكها بسبب حركته. تحسب بالعلاقة: Ec = ½ × m × v² حيث:

• Ec: الطاقة الحركية (بوحدة الجول J)
• m: كتلة الجسم (kg)
• v: سرعة الجسم (m/s)

مبرهنة الطاقة الحركية

“تغير الطاقة الحركية لجسم بين لحظتين يساوي عمل مجموع القوى المؤثرة عليه خلال هذه الفترة.”

ΔEc = Ec₂ – Ec₁ = W(ΣF)

حيث W(ΣF) هو عمل محصلة القوى الخارجية.

خصائص الطاقة الحركية

• كمية قياسية (عددية) وليست متجهة
• دائماً موجبة (لأن v² ≥ 0)
• وحدة قياسها الجول (J)
• تتناسب مع مربع السرعة (مضاعفة السرعة تربع الطاقة الحركية)

أمثلة تطبيقية

مثال 1: سيارة كتلتها 1000 kg تسير بسرعة 20 m/s. طاقتها الحركية: Ec = ½ × 1000 × 400 = 200,000 J = 200 kJ

مثال 2: إذا تضاعفت السرعة إلى 40 m/s، تصبح Ec = ½ × 1000 × 1600 = 800 kJ (تضاعفت 4 مرات!)

تمارين

1. كرة كتلتها 0.5 kg تتحرك بسرعة 10 m/s. احسب طاقتها الحركية.
2. دراجة كتلتها 80 kg (مع الراكب) طاقتها الحركية 1000 J. احسب سرعتها.
3. قارن بين الطاقة الحركية لسيارة كتلتها 1500 kg تسير ب 72 km/h وشاحنة كتلتها 5000 kg تسير ب 36 km/h.

خلاصة

الطاقة الحركية Ec = ½·m·v² تتناسب مع الكتلة ومربع السرعة. مبرهنة الطاقة الحركية: ΔEc = W(ΣF). هذا الربط بين القوى والطاقة أداة قوية لحل مسائل الميكانيك دون الحاجة لحساب التسارع.