العلوم الفيزيائية: الطاقة الكامنة الثقالية والطاقة الميكانيكية – 1 ثانوي (شعب علمية) – بكالوريا – المنهاج الجزائري

الطاقة الكامنة الثقالية والطاقة الميكانيكية

الطاقة الكامنة (Energie potentielle) هي الطاقة المخزنة في جسم نتيجة وضعه او حالته. الطاقة الميكانيكية هي مجموع الطاقة الحركية والكامنة.

اولا: الطاقة الكامنة الثقالية

تعريف: الطاقة الكامنة الثقالية (Epp) لجسم هي الطاقة التي يمتلكها نتيجة ارتفاعه عن سطح الارض.

الصيغة: Epp = m x g x h

حيث:
m: كتلة الجسم (kg)
g: تسارع الجاذبية (9.81 m/s²)
h: الارتفاع عن سطح الارض (m)

مثال محلول:

جسم كتلته 10 kg موضوع على ارتفاع 5 m. احسب طاقته الكامنة الثقالية (g = 10 m/s²).

الحل: Epp = 10 x 10 x 5 = 500 J

ثانيا: الطاقة الميكانيكية

تعريف: الطاقة الميكانيكية (Em) هي مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة الثقالية.

Em = Ec + Epp

حيث:
Ec = (1/2) x m x v² (الطاقة الحركية)
Epp = m x g x h (الطاقة الكامنة الثقالية)

ثالثا: مبدأ انحفاظ الطاقة الميكانيكية

النص: في غياب قوى الاحتكاك (او القوى غير المحافظة)، تبقى الطاقة الميكانيكية ثابتة.

ΔEm = 0 → Em₂ = Em₁

اي: Ec₁ + Epp₁ = Ec₂ + Epp₂

هذا يعني انه عندما يفقد الجسم طاقة كامنة، يكتسب طاقة حركية والعكس صحيح.

مثال تطبيقي – السقوط الحر:

جسم كتلته 2 kg يسقط من ارتفاع 20 m (بدون مقاومة هواء). احسب سرعته عند وصوله الارض.

الحل:

عند البداية (h = 20 m, v = 0):
Epp₁ = 2 x 10 x 20 = 400 J, Ec₁ = 0
Em₁ = 400 J

عند الارض (h = 0):
Epp₂ = 0, Em₂ = Ec₂ = 400 J

0.5 x 2 x v² = 400 → v² = 400 → v = 20 m/s

رابعا: تطبيقات اخرى

الارجوحة: عند اعلى نقطة تكون الطاقة الكامنة اكبر ما يمكن والطاقة الحركية اصغر ما يمكن. عند ادنى نقطة، العكس.

القفز بالزانة: يتحول العمل العضلي الى طاقة حركية ثم الى طاقة كامنة لعبور الحاجز.

تمارين تطبيقية

التمرين 1:

كرة كتلتها 500 g على ارتفاع 10 m. احسب طاقتها الكامنة (g = 10 m/s²).

التمرين 2:

جسم كتلته 5 kg سقط من ارتفاع 45 m. احسب سرعته عند منتصف المسافة (g = 10 m/s²).

التمرين 3:

رامي يطلق سهما كتلته 100 g بسرعة 36 m/s. الى اي ارتفاع يصعد السهم؟ (اهمل الاحتكاك)

التمرين 4:

في لعبة السفينة الدوارة (Roller coaster)، اشرح تحولات الطاقة بين اسفل واعلى المسار.

للاستزادة، راجع درس العمل والطاقة الحركية: نظرية الطاقة الحركية وكذلك درس السقوط الحر: معادلات الحركة.

📍 دروس مشابهة

• العلوم الفيزيائية — العدسات البسيطة — السنة الثالثة إبتدائي — المنهاج الجزائر
• العلوم الفيزيائية – الماء في الطبيعة – مصادر الماء – السنة الثانية إبتدائي – الم
• العلوم الفيزيائية — الحركة: تمثيل الحركة بالمخططات البيانية — السنة الثالثة مت