وضح العلاقة بين الشغل المبذول والتغير في الطاقة

يتساءل الكثير من الطلاب عن سؤال وضح العلاقة بين الشغل المبذول والتغير في الطاقة لذلك جئنا لكم بالإجابة على هذا السؤال الذي يدور في ذهن العديد من الطلاب والطالبات، كل ما عليكم فقط هو متابعة النقاط التالية:

  1. إجابة هذا السؤال تكون: الشغل المبذول يساوي (=) التغير في الطاقة الحركية.
  2. حيث أن الطاقة تتمثل في مقدرة واستطاعت الشيء في أداء الأعمال التي تم توكيلها له.
  3. وحدة قياس الطاقة تكون الكيلو وات.
  4. الطاقة لها عدة أنواع مختلفة تكون كالآتي:
    • الطاقة الصوتية: هذا النوع من الطاقة يكون صادر من الأجسام التي تهتز.
    • الطاقة المغناطسية: بينما الطاقة المغناطسية نجدها في المغناطيس الكهربائي.
    • الطاقة الكهربائية: نجد هذا النوع من الطاقة في الشحنات المتحركة.
    • الطاقة المرنة: يتمثل هذا النوع في الطاقة التي تم تخزينها في الأشياء الممتدة.
    • الطاقة الجاذبية: تتمثل في الطاقة التي تم تخزينها في الأشياء المرنة.
  5. لذلك نجد أن وجود الطاقة أمر أساسي لبذل أي جهد وأداء المهام التي يكلف بها.

قانون الشغل المبذول

الشغل المبذول يعتمد على التأثير على الجسم وحركته، والقانون الخاص بالشغل المبذول يكون كالآتي:

  1. الشغل ويرمز له بالحرف (w) = القوة ورمزها (f) × المسافة ورمزها (d).
  2. فنستنتج أن الشغل يتناسب طردياً مع المسافة والقوة.
  3. الشغل يكون عبارة عن كمية عددية ولا يوجد له اتجاه.
  4. بينما وحدة قياس الشغل تكون الجول، ويرمز لها بالحرف (J).

تعريف طاقة الوضع

  1. طاقة الوضع هي الطاقة التي يتم تخزينها داخل الأجسام والتي تكون معتمدة على وضع الجسم النسبي مقارنة بباقي الأجسام في هذا النظام.
  2. فنجد أن النابض يحتوي على طاقة وضع كبيرة إذا كان مضغوط أو ممتد.
  3. ونجد أن الكرة الفولاذية تحتوي على طاقة وضع أكبر في ارتفاعات عالية على سطح الأرض.
  4. لذلك طاقة الوضع تكون خاصية للنظام بالكامل وليست للأجسام بشكل فردي.

تعتمد طاقة الوضع على عاملين هما

طاقة الوضع تعتمد على عاملين أساسيين سوف نتعرف عليهم الآن:

  1. أولاً كتلة الجسم: حيث نجد أن طاقة الوضع تزداد لأي جسم بزيادة الكتلة.
  2. ثانياً الارتفاع: طاقة الوضع لأي جسم تزداد تبعاً لزيادة الارتفاع.

قانون طاقة الوضع

سوف نقدم لكم الآن القانون الخاص بطاقة الوضع، فهو يتمثل فيما يلي:

  1. في حالة رفع كتلة جسم ما بمقدار مسافة معينة من الأرض يكون القانون كالآتي:
    • طاقة الوضع تساوي (=) الكتلة في (×) ارتفاع الجسم في (×) تسارع الجاذبي الأرضية.
  2. لكن بالنسبة للنابض يتم حسب طاقة الوضع عن طريق قانون هوك، وهذا القانون يكون كالآتي:
    • طاقة الوضع تساوي (=) ثابت النابض في (×) مقدار التمدد أو الضغط.

قانون الطاقة الحركية

قاموا العلماء بإجراء العديد من العلاقات الرياضية والتجارب إلى أن توصلوا إلى قانون الطاقة الحركية، وهو يكون كالآتي:

  1. الطاقة الحركية تساوي (=) نصف (0.5) في (×) الكتلة في (×) مربع سرعة الجسم.

أنواع الطاقة الحركية

الطاقة الحركية لها نوعان وهما:

  1. الطاقة الحركية الخطية وتكون مثل حركة السيارات، والطاقة الحركية الدورانية وتكون مثل حركة البلبل.
  2. يتم توليد الطاقة الحركية الخطية عن طريق انتقال الجسم قاطعاً مسافة، فنلاحظ أنها تعتمد على حركة الجسم.
  3. بينما الطاقة الحركية الدورانية تعتمد على سرعة الزاوية للجسم لذلك فهي لا ترتبط بكتلة الجسم فقط، ولكن ترتبط بتوزيع هذه الكتلة.
  4. في الكثير من الأوقات نلاحظ امتلاك الجسم للطاقة الحركية الخطية والطاقة الحركية الدورانية في نفس الوقت.
  5. فنلاحظ أن الطاقة تتحول من نوع إلى نوع أخر فمثلاً راكب الدراجة تتحول في جسمه الطاقة الكيميائية التي تكون ناتجة عن حرق المواد الغذائية التي تم الحصول عليها من خلال تناول الطعام، فتتحول إلى طاقة حركية نتيجة إلى الشغل المبذول في تحريك العجلة.

العلاقة بين الشغل والطاقة

يتساءل العديد بهل يوجد علاقة بين الشغل والطاقة أم لا يوجد علاقة؟، لذلك جئنا لكم الآن حتى نجاوب على هذا السؤال بشكل صحيح وسليم:

  1. يعتبر الشغل والطاقة والقوة من أهم أسس علم الفيزياء، حيث أنهم يستخدمون في الكثير من التطبيقات في مختلف المجالات كالتكنولوجيا والصناعة وغيرهم.
  2. فبما أن مصادر الطاقة متنوعة يمكن أن يتم تحويلها من طاقة لأخرى لكي يتم الاستفادة منها في جوانب الحياة المختلفة.
  3. ليس من الممكن أن يتم الحصول على قوة الجسم دون وجود طاقة.
  4. بما أن الطاقة والفيزياء من مفاهيم الفيزياء والتي من خلالها تتمكن الأجسام من بذل الشغل، فنجد أن هناك علاقة قوية تربط بين الشغل والطاقة والقوة.

أشكال الطاقة وانواعها

الطاقة يوجد لها العديد من الأنواع سوف نتعرف عليهم الآن من خلال النقاط التالية:

الطاقة الكيميائية

  1. هي شكل من أشكال الطاقة التي يتم إنتاجها من خلال التفاعلات الكيميائية.
  2. هذا النوع من الطاقة ينتج من خلال احتراق كربون الخشب مع الأكسجين.
  3. الطاقة الكيميائية يتم تقديرها عن طريق قانون هس، إلى جانب إنتاجها من خلال الاحتراق الداخلي للطائرة، فهي تتحول تلقائياً إلى طاقة ميكانيكية.

الطاقة الميكانيكية

  1. يتم إنتاج هذا النوع من الطاقة عن طريق انتقال وحركة الأجسام من مكان لأخر.
  2. فهي تكون ناتجة من خلال انتقال حركة الأجسام من طاقة الوضع إلى طاقة الحركة.
  3. فهي تظهر عند استعمال المروحة الكهربائية، وعند حركة الرياح، وأثناء ظاهرة المد والجزر.
  4. وتقاس بوحدة الجول.

الطاقة الحرارية

  1. تعتبر الطاقة الحرارية من أقدم أشكال الطاقة، فهي تنتقل عن طريق الحمل أو الإشعاع أو التوصيل.
  2. وتنتقل أيضاً من الجسم الساخن إلى الجسم البارد.
  3. كما أن الطاقة الحرارية يتم استعمالها في الآلة البخارية، المحركات، الصواريخ.
  4. فعند تشغيل السيارة يتم تحويلها إلى طاقة ميكانيكية، بينما خلال تشغيل محطات الطاقة المختلفة يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية.
  5. خلال القرن التاسع عشر أطلق على الطاقة الحرارية اسم الترموديناميكا.
  6. وتقاس بوحدة الجول أو السعرة الحرارية.

الطاقة الكهربائية

  1. هي شكل من أشكال الطاقة التي توجد في الطبيعة بشكل أساسي وطبيعي.
  2. من الممكن أن يتم الحصول عليها عن طريق الاحتكاك والصواعق، أو من خلال تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية كالبطاريات.
  3. وهذا النوع من الطاقة يدخل في الكثير من المجالات الحياتية مثل التدفئة، والأجهزة الكهربائية المنزلية.

الطاقة الشمسية

  1. هي شكل من أشكال الطاقة التي تكون ضرورية في حياة الإنسان.
  2. مصدرها الرئيسي يكون الشمس، فهي تعتبر نوع من أنواع الطاقة القديمة التي قام الإنسان باستخدامها لممارسة النشاطات المتنوعة.
  3. فالطاقة الشمسية يمكن أن تتحول إلى عدة أشكال متنوعة، فهي يمكن أن تتحول من الطاقة الكهربائية أو الطاقة الكهروضوئية عن طريق استعمال ألواح الخلايا الضوئية.
  4. قام العلماء بتصنيفها إلى جزئيين فيكون بعضها طاقة سلبية، والبعض الأخر طاقة إيجابية، وهذا يكون طبقاً لطريقة استعمالها.

الطاقة النووية

  1. الطاقة النووية يتم تصنيفها على أنها أخطر شكل من أشكال الطاقة.
  2. وذلك لأنها تستخدم بشكل مباشر في التحكم في التفاعلات واندماج الأنوية الذرية.
  3. كما أنها تستعمل في محطات توليد الكهرباء النووية.
  4. وطبقاً للإحصائيات التي تم إجرائها في عام 2009م أنه تستخدم في تشكيل الكهرباء بنسبة 14%، وفي وقتنا الحالي نجد أنها تقوم بتشغيل حوالي 150 غواصة أو أكثر.

وهنا نكون قد وصلنا إلى نهاية مقالنا عن وضح العلاقة بين الشغل المبذول والتغير في الطاقة حيث أننا عرضنا لكم كل ما يخص الطاقة وقوانينها من خلال هذا المقال، وفي النهاية نتمنى أن يكون قد حاز هذا المجال على إعجابكم من مجلة برونزية.