المحتوى
الطاقة ، في الفيزياء ، هي قدرة النظام على القيام بالعمل. العمل هو القوة التي ينتجها النظام على نظام آخر عن بعد. لذلك ، الطاقة تساوي قدرة النظام على سحب أو دفع ضد قوى أخرى. الطاقة الميكانيكية هي مجموع الطاقة داخل النظام. يمكن تقسيم الطاقة الميكانيكية إلى شكلين من أشكال الطاقة: الطاقة الحركية والطاقة المحتملة.
الطاقة الحركية
عندما يكون الجسم في حالة حركة ، يكون نوع الطاقة المعروضة هو الطاقة الحركية. بعض أشكال الطاقة الحركية تشمل الدوران (الطاقة من الدوران حول محور) ، والاهتزاز (الطاقة من الاهتزاز) والترجمة (الطاقة من الحركة من موقع إلى آخر). المعادلة التي يجب حلها لكمية الطاقة الحركية للكائن في وقت معين هي: KE = (1/2) * m * v ^ 2 ، حيث m = كتلة الكائن و v = سرعة الكائن.
الطاقة الكامنة
عندما تكون الطاقة الحركية هي طاقة الحركة ، فإن الطاقة الكامنة هي الطاقة المخزنة في جسم ما حسب موقعه. في هذا النموذج ، لا تعمل الطاقة ، لكن لديها القدرة على تحويلها إلى أشكال أخرى للطاقة. في حالة الطاقة الميكانيكية ، تتحول الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية عند ضبط الكائن على الحركة. نوعان من الطاقة الكامنة هما الطاقة الكامنة الجاذبية والمرونة. طاقة الجاذبية المحتملة هي طاقة جسم ما اعتمادًا على ارتفاعه فوق الأرض. الطاقة المرنة المحتملة هي الطاقة المخزنة في جسم ممتد أو مضغوط ، مثل الزنبرك.
قانون الحفاظ على الطاقة
قانون الحفاظ على الطاقة هو قانون أساسي للفيزياء ويذكر أنه ضمن نظام معزول عن محيطه ، يتم الحفاظ على الطاقة الكلية داخل النظام. وهذا يعني ، على الرغم من أن كمية الطاقة الحركية والطاقة الكامنة يمكن أن تتغير من لحظة إلى أخرى ، فإن إجمالي الطاقة ، وهي طاقة ميكانيكية ، لا تتغير أبدًا طالما بقيت معزولة. يتم تعريف الطاقة المحتملة لأي كائن بالمعادلة: PE = mgh ، حيث m = كتلة الكائن ، g = تسارع الجاذبية و h = ارتفاع الأجسام فوق الأرض.
إجمالي كمية الطاقة الميكانيكية
الطاقة الميكانيكية لنظام ما هي مجموع الطاقة الحركية والمحتملة داخل النظام: الطاقة الميكانيكية = الطاقة الكامنة + الطاقة الحركية. وتسمى نتيجة هذه المعادلة إجمالي الطاقة الميكانيكية. تقاس الطاقة الميكانيكية بوحدات تسمى جول. الكائنات ذات الطاقة الميكانيكية إما في حالة حركة أو لديها طاقة مخزنة للقيام بالعمل. بينما يحافظ النظام المعزول على طاقته الميكانيكية ، فإن هذا لا يحدث عادةً في الكلمة الحقيقية لأن بعض الطاقة المحتملة تتحول إلى أشكال أخرى من الطاقة ، مثل الحرارة ، من خلال مقاومة الهواء والاحتكاك. تصبح هذه الطاقة "ضائعة" للنظام.