الطاقة الحركية وطاقة الوضع: مبدأ حفظ الطاقة الميكانيكية — الثانية ثانوي

الطاقة الحركية وطاقة الوضع: مبدأ حفظ الطاقة الميكانيكية

الطاقة الميكانيكية مجموع الطاقة الحركية وطاقة الوضع. مبدأ حفظها أساسي في الميكانيكا.

1. الطاقة الحركية (Kinetic Energy)

طاقة الحركة: KE = ½mv² (m الكتلة، v السرعة). تزداد بمربع السرعة. مضاعفة السرعة تربع الطاقة الحركية. مثال: سيارة 1000kg بسرعة 20 m/s: KE = ½×1000×400 = 200,000J.

2. طاقة الوضع الجاذبية (Potential Energy)

طاقة الموقع: PE = mgh (h الارتفاع). تعتمد على الكتلة والارتفاع. مثال: جسم 5kg على ارتفاع 10m: PE = 5×9.81×10 = 490.5J.

3. الطاقة الميكانيكية وحفظها

E_méca = KE + PE. بدون احتكاك: E_méca ثابتة. KE₁ + PE₁ = KE₂ + PE₂. تطبيق: جسم يسقط من ارتفاع h. أقصى سرعة: v = √(2gh). (تحول PE إلى KE).

4. تطبيقات

الأرجوحة: تحول الطاقة بين KE و PE. السدود: تخزين الطاقة كـ PE للماء ثم تحويلها لـ KE ثم كهرباء. السيارات: الفرامل تحول KE إلى حرارة.

مثال

كرة 2kg على ارتفاع 20m. الطاقة الكامنة: PE = 2×9.81×20 = 392.4J. قبل الاصطدام: KE = 392.4J. السرعة: v = √(2×9.81×20) ≈ 19.8 m/s.

تمارين

1. جسم 10kg يتحرك بسرعة 5 m/s. أحسب طاقته الحركية.
2. كرة 0.5kg تقذف لأعلى. تصل لارتفاع 15m. أحسب سرعة القذف.