العلوم الفيزيائية — العمل والطاقة الكامنة — الأولى ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

في هذا الدرس، سنتناول موضوع العمل والطاقة الكامنة الخاص بمادة العلوم الفيزيائية لتلاميذ الأولى ثانوي (الشعب العلمية). الطاقة الكامنة هي الطاقة المختزنة في جسم نتيجة موقعه أو تشوهه، وهي مفهوم مهم لفهم تحولات الطاقة في الأنظمة الفيزيائية.

الطاقة الكامنة الثقالية

الطاقة الكامنة الثقالية لجسم كتلته m على ارتفاع h عن سطح الأرض تعطى بالعلاقة: Epp = mgh حيث g هو تسارع الجاذبية الأرضية (g ≈ 9.81 N/kg). سطح الأرض هو مرجع الطاقة الكامنة (Epp = 0). عمل الثقل أثناء انتقال جسم من ارتفاع h1 إلى h2 يساوي: W(P) = -ΔEpp = Ep1 – Ep2 = mg(h1 – h2).

الطاقة الكامنة المرونية

الطاقة الكامنة المرونية لنابض ثابت مرونته k واستطالته x تعطى بالعلاقة: Epe = (1/2)kx². عمل قوة النابض: W = -(1/2)k(x2² – x1²). عندما يكون النابض في حالة توازن (غير مشدود)، تكون الطاقة الكامنة المرونية معدومة.

أمثلة تطبيقية

المثال الأول: جسم كتلته 500g موضوع على ارتفاع 10m. طاقته الكامنة الثقالية: Epp = 0.5×9.81×10 = 49.05J.

المثال الثاني: نابض ثابت مرونته 100N/m ضغط بمقدار 0.1m. طاقته: Epe = (1/2)×100×(0.1)² = 0.5J.

تمارين للتدريب

1. كرة كتلتها 200g رفعت إلى ارتفاع 5m. احسب طاقتها الكامنة الثقالية.
2. نابض استطال بمقدار 3cm تحت تأثير قوة شد. ثابت مرونته 200N/m. احسب الطاقة الكامنة المرونية.
3. قارن بين الطاقة الكامنة الثقالية والطاقة الكامنة المرونية.

خلاصة

الطاقة الكامنة هي طاقة مختزنة يمكن تحويلها إلى أنواع أخرى من الطاقة. مبدأ انحفاظ الطاقة الميكانيكية ينص على أن مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة يبقى ثابتاً في غياب قوى الاحتكاك.

دروس ذات صلة

• درس الحركة المستقيمة المنتظمة – العلاقة بين الحركة والطاقة.
• درس توازن جسم صلب – شروط التوازن الميكانيكي.