العلوم الفيزيائية — الشغل والطاقة: نظرية الطاقة الحركية — الثانية ثانوي — المنهاج الجزائري

الشغل والطاقة الحركية: نظرية الطاقة الحركية

نظرية الطاقة الحركية تربط بين الشغل المبذول على جسم والتغير في طاقته الحركية. هذا درس مهم في الفيزياء للسنة الثانية ثانوي.

أولا: تعريف الشغل

الشغل المبذول بواسطة قوة F خلال إزاحة d هو:

W = F × d × cos(θ)

حيث θ هي الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه الإزاحة. وحدة الشغل هي الجول (J).

حالات خاصة:

• إذا كانت القوة في اتجاه الإزاحة: W = F × d (الشغل موجب)
• إذا كانت القوة عمودية على الإزاحة: W = 0 (الشغل معدوم)
• إذا كانت القوة معاكسة للإزاحة: W = -F × d (الشغل سالب)

ثانيا: الطاقة الحركية

الطاقة الحركية لجسم كتلته m وسرعته v هي:

Ec = ½ m v²

ثالثا: نظرية الطاقة الحركية

التغير في الطاقة الحركية لجسم يساوي مجموع أشغال القوى المؤثرة عليه:

ΔEc = Ec_final – Ec_initial = ΣW

مثال:

سيارة كتلتها 1000 kg تتحرك بسرعة 20 m/s. احسب طاقتها الحركية. إذا ضغط السائق على الفرامل وتوقفت السيارة بعد 50 m، ما مقدار قوة الفرامل؟

Ec = ½ × 1000 × 20² = 200000 J

باستخدام نظرية الطاقة الحركية: 0 – 200000 = -F × 50

F = 200000/50 = 4000 N

تمارين

1. كرة كتلتها 0.5 kg تتدحرج بسرعة 4 m/s. احسب طاقتها الحركية.
2. شخص يدفع صندوقا كتلته 20 kg بقوة 50 N على مسافة 10 m. إذا كان الاحتكاك مهملا، احسب سرعة الصندوق في النهاية.
3. قارن بين الطاقة الحركية لسيارة كتلتها 800 kg تتحرك بسرعة 90 km/h وأخرى كتلتها 1500 kg تتحرك بسرعة 50 km/h.

للمزيد، راجع درس الطاقة: أشكالها وتحولاتها. كما يمكنك الاطلاع على الحركة المنتظمة والمتغيرة: معادلات الحركة.