الفيزياء — الطاقة الكامنة الثقالية: تعريفها وحسابها — الأولى ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

الطاقة الكامنة الثقالية (Énergie Potentielle de Pesanteur)

الطاقة الكامنة الثقالية (Epp) هي الطاقة المخزنة في جسم نتيجة ارتفاعه عن سطح الأرض. تعتمد على كتلة الجسم وارتفاعه عن مستوى مرجعي. هي شكل من أشكال الطاقة الكامنة (Potentielle).

تعريف الطاقة الكامنة الثقالية

الطاقة الكامنة الثقالية لنقطة مادية كتلتها m موجودة على ارتفاع z عن مستوى مرجعي (z = 0):

Epp = m × g × z

حيث: Epp بوحدة الجول (J), m الكتلة (kg), g تسارع الجاذبية (9.81 N/kg), z الارتفاع (m).

خصائص الطاقة الكامنة الثقالية

• تعتمد على اختيار المستوى المرجعي (عند مستوى الأرض z = 0 → Epp = 0)
• تكون سالبة عندما يكون الجسم تحت المستوى المرجعي
• تزداد بازدياد الارتفاع
• المقدار المهم هو تغير الطاقة الكامنة (ΔEpp = mg·Δz)

العلاقة مع الطاقة الحركية

عند سقوط جسم حراً، تتحول الطاقة الكامنة الثقالية إلى طاقة حركية. في حالة عدم وجود احتكاك: ΔEc = -ΔEpp (الحفاظ على الطاقة الميكانيكية).

أمثلة تطبيقية

مثال 1: كرة كتلتها 2 kg على ارتفاع 10 m عن الأرض. Epp = 2 × 9.81 × 10 = 196.2 J

مثال 2: شخص كتلته 70 kg يصعد درجاً بارتفاع 3 m. تغير الطاقة الكامنة: ΔEpp = 70 × 9.81 × 3 = 2060 J

تمارين

1. ماء كتلته 500 kg في خزان على ارتفاع 20 m. أحسب طاقته الكامنة الثقالية.
2. كرة كتلتها 0.1 kg على ارتفاع h، طاقتها الكامنة = 4.905 J. احسب h.
3. قارن بين الطاقة الكامنة لجسم كتلته 10 kg على ارتفاع 5 m وجسم كتلته 5 kg على ارتفاع 10 m.

خلاصة

الطاقة الكامنة الثقالية Epp = m·g·z. هي طاقة مخزنة بسبب الارتفاع. تتحول إلى طاقة حركية عند السقوط. مجموع الطاقة الحركية والكامنة هو الطاقة الميكانيكية التي تحفظ في غياب الاحتكاك.

📍 دروس مشابهة

• 📘 English — The First Conditional: Real Possibilities for the Future — 1st Year —
• 📘 الإنترنت — تاريخه وخدماته — السنة الأولى ثانوي (شعب علمية) — الإعلام الآلي — الم
• 📘 الحضارة الإسلامية: المجالات الجغرافية والخصائص الحضارية – الأولى ثانوي