مدونة التربية و التعليم في الجزائر – دروس، فروض، نتائج امتحانات مدونة التربية والتعليم في الجزائر | تحضير الدروس، فروض واختبارات، نتائج البكالوريا وBEM، مسابقات التوظيف، والتوجيه المدرسي للطلاب وأولياء الأمور.
الطاقة الكامنة والطاقة الميكانيكية
الطاقة الكامنة (Potential Energy) هي الطاقة المخزنة في جسم بسبب موضعه أو حالته. الطاقة الميكانيكية (Mechanical Energy) هي مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة في نظام ما.
الطاقة الكامنة الثقالية (Pesanteur)
الطاقة الكامنة الثقالية لجسم كتلته m على ارتفاع h (بالنسبة لمستوى مرجعي) هي:
Epp = m × g × h
حيث m الكتلة (kg)، g تسارع الجاذبية (9.81 m/s²)، h الارتفاع (m).
الطاقة الكامنة المرونية (Élastique)
لنابض صلابته k ومستطيله x عن طوله الأصلي:
Epe = ½ × k × x²
الطاقة الميكانيكية (Mechanical Energy)
الطاقة الميكانيكية لنظام هي مجموع طاقته الحركية وطاقته الكامنة:
Em = Ek + Ep
مبدأ حفظ الطاقة الميكانيكية
إذا كانت القوى المؤثرة على نظام محافظة (مثل الثقل والقوة المرونية)، تبقى الطاقة الميكانيكية ثابتة:
Em = ثابت
أي: ΔEm = 0 ← ΔEk + ΔEp = 0 ← ΔEk = -ΔEp
عند وجود قوى غير محافظة (كالاحتكاك)، تفقد الطاقة الميكانيكية وتتحول إلى حرارة.
المثال: كرة كتلتها 0.5kg على ارتفاع 10m. احسب طاقتها الكامنة. ما سرعتها عندما تصل إلى الأرض إذا سقطت سقوطاً حراً؟
الحل: Epp = 0.5×9.81×10 = 49.05 J. عند الأرض، تحولت كل الطاقة الكامنة إلى حركية: ½mv² = 49.05 → v = √(2×49.05/0.5) ≈ 14 m/s
تمارين تطبيقية
التمرين 1: جسم كتلته 2kg على ارتفاع 20m. احسب طاقته الكامنة الثقالية.
التمرين 2: قذف جسم كتلته 0.1kg رأسياً لأعلى بسرعة 10 m/s. إلى أي ارتفاع يصل؟ (أهمل مقاومة الهواء)
التمرين 3: نابض صلابته k=200 N/m ضغط بمقدار 0.05m. احسب الطاقة المخزنة فيه.
للمزيد من المعلومات، راجع قوانين نيوتن والحركة الموجية.