الطاقة :هي كل ما يمدنا بالنور ويعطينا الدفء وينقلنا من مكان إلى آخر ، وتتيح استخراج طعامنا من الأرض وتحضيره وتضع الماء بين أيدينا
ويدير عجلة الألات التي تخدمنا .
**********************
إذا نظرنا إلى ما يحيط بنا نجد أنه يتشكل كله من المادة التي تتكون من ذرات وجزيئات، وتتشكل في إحدى الحالات الصلبة أو السائلة أو الغازية ونلاحظ أن هذه المادة منها الساكن ومنها المتحرك ومنها الساخن ومنها
البارد ومنها المضيء ومنها المعتم. هذه السمات الأخيرة؛ السكون والحركة والسخونة والبرودة والإضاءة والإعتام صفات تكتسبها المادة دون أن تغير جوهرها أو تركيبها وهي ناتجة عن اكتساب المادة ما نسميه الطاقة،
التي تنتقل من المادة وإليها وبأشكال مختلفة والطاقة هي الوجه الآخر لموجودات الكون غير الحية. فالجمادات بطبيعتها قاصرة عن تغيير حالتها دون مؤثر خارجي، وهذا المؤثر الخارجي هو الطاقة، فالطاقة هي مؤثرات
تتبادلها الأجسام المادية لتغيير حالتها، فمثلا لتحريك جسم ساكن ندفعه فنعطيه بذلك طاقة حركية. ولتسخين جسم نعطيه طاقة حرارية، ولجعل الجسم مرئيا نسلط علية ضوءا فنعطيه طاقة ضوئية، وهناك أشكال أخرى من
الطاقة كالطاقة الصوتية والكيميائية والكهربائية والنووية. ونحتاج إلى الطاقة في مختلف مجالات الحياة لتشكيل وتحريك واستخدام المادة المحيطة بنا لتسخيرها في خدمتنا. ولو حاولنا استقصاء وجود الطاقة وشكلها
في حياتنا اليومية لوجدناها في كثير مما يحيط بنا:
*****************************
ومن أنواع الطاقة :
-الطاقة الميكانيكية : وهي الطاقة الناتجة عن حركة الأجسام من مكان لآخر حيث أنها قادرة نتيجة لهذه الحركة على بذ ل شغل والذي يؤدي إلى تحويل طاقة الوضع ( potential energy ) إلى طاقة حركة (kinetik energy
) ، والأمثلة الطبيعية لهذا النوع من الطاقة هي حركة الرياح وظاهرة المد والجزر ، ويمكن أن تنشأ الطاقة الميكانيكية بتحويل نوع آخر من الطاقة إلى آخر ، مثل المروحة الكهربائية " تحويل الطاقة الكهربائية إلى
طاقة ميكانيكية " .من أكثر أشكال الطاقة ظهورا واستخداما في حياتنا الطاقة الميكانيكية، وهي الطاقة المسؤولة عن كل أنواع الحركة التي نراها.
*********************
- لدراسة الطاقة الميكانيكية يجب علينا اولا دراسة الطاقتين الحركية وطاقة الوضع الثقالية :
- الطاقة الحركية :
-الطاقة الحركية Ec لجسم دو كتلة m و سرعة v تكتب وفق العلاقة التالية : Ec=1/2Mv².
- مبرهنة الطاقة الحركية:
-في حالة انتقال الجسم من موضع A الى موضع B هناك حالتان:
- السقوط الحر: تغير الطاقة الحركية من الموضع A الى الموضع B يساوي مجموع الاشغال الخارجية المطبقة على الجسم : mgh=1/2M(vb²-va²)l
- احتكاكات مهملة.
-حالة صعود الجسم الى اعلى:
1/2Mvb²-1/2Mva²= -mgh
-تمكننا هاتان العلاقتان من معرفة سرعة ارتطام جسم بالسطح ادا كان في حالة سقوط حر:
Vb²=2gh
-والعلاقة الثانية تمككنا من معرفة الارتفاع الدي سيصله الجسم .......
ونستعرض هنا الطاقة الميكانيكية :
1- الطاقة الكامنة المرونية وترتبط بإستطالة الجسم المرن أو إنضغاطه. و عندما يستطيل أو ينضغط الجسم المرن بمقدار x حيث ثابت مرونته k، فإنه يخزن طاقة كامنة مرونية مقدارها:
Epe=k. x²/2
وعند السماح للجسم المنضغط بالحركة تتحول تلك الطاقة المخزونة طاقة الوضع إلى طاقة حركة.
2-الطاقة الكامنة الثقالية وترتبط بارتفاع الجسم عن الأرض:
عندما يكون جسم كتلته M على ارتفاع H من سطح الأرض، نقول أنه يخزن طاقة كامنة ثقلية طاقة الوضع مقدارها :
Ep= M.g. H
حيث M تمثل كتلة الجسم بالكيلوجرام
H ارتفاع الجسم عن سطح الأرض بالمتر
g عجلة الجاذبية الأرضية نيوتن /كيلوجرام (N/Kg)
وتُعطى الطاقة الميكانيكية بالمعادلة :
E = Ep + Ek
حيث Ek طاقة الحركة، Ep طاقة الوضع للجسم.
وكما تنص المعادلة فمجموع طاقة حركة الجسم وطاقة وضعه ثابت، وهي طاقته الميكانيكية.
تتغير طاقة الوضع لجسم بتغير ارتفاعه عن سطح الأرض. فإذا افترضنا مؤقتا أن طاقة الوضع لجسم على سطح الأرض تساوي صفرا، ثم قمنا بقذف حجر عموديا إلى أعلى، يبدأ الجسم بطاقة حركة عالية وما يلبث أن تهدأ سرعته
رويدا رويدا بفعل الجاذبية أو الثقالة وتتحول طاقة حركته خلال ارتفاعه إلى طاقة وضع. حتى إذا وصل الحجر إلى أقصى ارتفاع له تكون كل طاقة حركته قد تحولت إلى طاقة وضع. ويبدأ الحجر بفعل طاقة الوضع التحرك
ثانيا إلى أسفل حيث تزداد سرعته إلى أن يلتقي بالأرض، عندئذ تكون طاقة وضعه (التي اكتسبها في العلاء) قد تحولت إلى طاقة حركة ثانيا. وباصتدامه بالأرض تتحول طاقة حركته فورا إلى طاقة حرارية. وهذا يحقق قانون
انحفاظ الطاقة.
وفي كل نقطة من مسار الحجر أثناء الصعود والهبوط يكون مجموع طاقة حركته وطاقة وضعه ثابتا.أي إذا تزايدت واحدة تنقص الأخرى بنفس القدر.
وتـُقاس طاقة الوضع مثلما تقاس طاقة الحركة، بوحدة كيلوجرام.2متر. −2ثانية أو جول.
[عدل]صور لتحول الطاقة الميكانيكية
أ-تحويل ميكانيكي - حراري، مثل تحول طاقة حركة مركبة الفضاء عند عودتها إلى الأرض، إذ يُنتج احتكاكها الشديد بالغلاف الجوي حرارة عالية.
ب-تحويل ميكانيكي - كهربائي، مثل عمل المحول الكهربائي تتحول طاقة حركته الدورانية إلى طاقة كهربائية.
ج-تحويل ميكانيكي - إشعاعي، ويتحقق هذا عندما يصدر إلكترونا سريعا شعاعا كهرومغناطيسيا في هيئة فوتون.
د-تحويل ميكانيكي - ميكانيكي، عند اصتدام كرة البلياردو بكرة أخرى، بافتراض انه تصادم مرن (أي عندما تتحول طاقة الحركة بأكمله إلى طاقة حركة فقط من دون تحول جزء منها إلى طاقة حرارية أو تغير في الشكل (تهشم
أو اعوجاج).
