في هذا المقال، سنستكشف بدايةً مفهوم الطاقة الحركية وماهيتها. سنشرح كيفية حسابها باستخدام الصيغ الرياضية الأساسية ونوضح الوحدات المستخدمة. سنقدم أيضاً أمثلة توضيحية وحالات تطبيقية لكيفية استخدام هذا المفهوم في مجالات مختلفة، مما سيساهم في توضيح أهمية الطاقة الحركية في فهم وتحليل الحركة والتفاعلات في العالم الفيزيائي.
باستخدام هذا المقال، ستكتسب القدرة على حساب الطاقة الحركية بدقة وفهم عميق، مما يمكن أن يكون له تأثير كبير على كيفية التفكير والعمل في مجالات متعددة تعتمد على مفاهيم الديناميكا والحركة .
حساب الطاقة الحركية
الطاقة هي مقدار القوة أو الاستطاعة التي يستطيع الجسم تقديمها أو العمل من خلالها وتشغيل الأجهزة والمعدات والآلات المختلفة فكل شيء وكل جسم موجود في هذا الكون يحتاج إلى طاقة ليعمل وأكبر مثال على ذلك الإنسان : الطاقة متواجدة داخل خلايا الجسم فلولاها لانستطيع القيام بأبسط وأسهل الأنشطة والأعمال وتسمى الطاقة الكاملة التي يستمدها جسمنا من خلال الطعام والشراب الذي نتناوله إذ يقوم الجسم بإفراز هرمونات وأنزيمات كيميائية لهضم الطعام وامتصاصه إلى الخلايا وتخزينه على شكل طاقة كامنة وقوة بين خلايا الجسم ويتم ذلك من خلال التفاعلات الكيميائية وحرق الطاقة والسعرات الحرارية وينتج عن هذه التفاعلات الحرارة ونحن بدورها من خلال تحريك الجهاز العصبي والعضلات نقوم بتحويل هذه الطاقة إلى عمل وطاقة حركية لممارسة الأنشطة والأعمال اليومية وينتج عن هذا التحويل أيضاً طاقة حرارية وتعد هذه الحرارة ضياعات في الطاقة
فسبحان الخالق المبدع على هذا الإتقان !!
ويشبه أجسامنا الكثير من الأشياء والأجسام والأجهزة الكهربائية والميكانيكية والإلكترونية .
للطاقة أنواع عديدة ومتنوعة ويوجد الكثير من الطاقات التي تنتج من بعضها البعض نتيجة تحولات الطاقة .
سوف نستطيع الضوء في هذا الدرس على الطاقة الحركية إن شآءالله..
تعرف طاقة الوضع بأنّها طاقة كامنة يمتلكها الجسم نتيجة موقعه بالنسبة لجسم آخر.
على سبيل المثال: إذا كنت في أعلى تلة أو جبل أو هضبة إلخ…، سيكون لديك طاقة وضع أي طاقة كامنة أكبر من تلك التي ستمتلكها إذا كنت في قاع التلة أو في وادي ..
شاهد ايضاً كيفية حساب الوزن من خلال معرفة الكتلة
أولاً حساب الطاقة الحركية : فهم الطاقة الحركية والتعرف عليها :
قانون حساب الطاقة الحركية وتطبيقاته:
تشير “m” هنا لكتلة الجسم أو قياس لمقدار وكمية المادة في الجسم يمكن تعريف الكتلة على أنها مقدار وكمية المادة التي يحتويها هذا الجسم ، بينما ترمز “v” لسرعة الجسم أو معدل تغير موقع الجسم بالنسبة للأرقام المحيطة به .
يجب أن يكون الناتج أي قيمة أو مقدار الطاقة بشمل عام دوماً بوحدة الجول (J) لأن وحدة قياس الطاقات والعمل بشكل عام هو بالجول وذلك تكريماً للعالم جول الذي أخترع وأوجد الطاقة ، حيث يمثل الجول الوحدة القياسية والأساسية لقياس الطاقة الحركية .
كيفية احساب كتلة الجسم :
إذا كنت تحل مسألة والكتلة مجهولة، فسيتعيّن عليك إذًا إيجاد الكتلة بنفسك.
يمكن معرفتها عن طريق وزن الجسم على الميزان والحصول على الكتلة بالكيلو جرام (كيلو جرام )
صفّر الميزان قبل أن تزن لكي تزن الكتلة بشكل صحيح ودقيق ، يجب أوّلًا أن تضبط الميزان عند الصفر تسمّى عملية ضبط الميزان تلك بالتصفير أي إهمال الوزن وجعله صفراً لقياس الوزن بشكل صحيح..
ضع الجسم على الميزان:
ضع الجسم بلطف على الميزان وينصح على أن يكون ميزان إلكتروني دقيق وسجّل كتلته بالكيلو جرام مع عدم إهمال الأعداد بعد الفواصل وهي عشرات أو مئات الغرامات…
حوّل من جرام إلى كيلو جرام إذا لزم الأمر وذلك بتقسيمه على العدد ١٠٠٠ لأن كل ١ كيلو جرام يعادل ١٠٠٠ جرام
يجب أن يكون الناتج أي قيمة الطاقة الحركية بوحدة الكيلو جرام في الحسابات النهائية
كيفية حساب سرعة الجسم:
ستمنحك المسألة غالبًا قيمة سرعة الجسم بين المعطيات والمعلومات الواردة في المسألة
لكن إن لم يكن الأمر كذلك أي إن لم ترد في معطيات المسألة ، فيمكنك حساب السرعة أي مقدار تغير موقع الجسم بالنسبة الأجسام باستخدام المسافة أو الانتقال أو مقدار الإزاحة التي يقطعها الجسم أو الكائن والوقت المستغرق لقطع تلك المسافة أو لينتقل الجسم ويغير موقعه من مكان إلى مكان آخر..
يجب الانتباه أنّ السرعة كمّية متجهة أي تعبر عن شعاع واتجاه ، ممّا يعني أن لديها مقدار واتجاه أو جهة
يمثّل المقدار أو الشدة القيمة العددية لهذه السرعة، بينما يعبّر الاتجاه أو الجهة عن اتجاه السرعة أثناء حركة ونشاط هذا الجسم.
على سبيل المثال: يمكن أن تساوي سرعة جسم معين 80 م/ث أو -80 م/ث أي يمكن أت تكون السرعة سالبة وذلك لايعد شيء غير منطقي أو نعتبرها معدومة على العكس تماًما يجب أن نأخذ قيمتها دون الإشارة والإشارة تدلنا على الجهة أو الاتجاه بناءً على اتجاه حركة الجسم وتوجهه..
لحساب السرعة، اقسم ببساطة المسافة التي قطعها الجسم على الوقت الذي استغرقه هذا الجسم لقطع تلك المسافة أو تلك الإزاحة حتى إنتقل إلى الموضع الآخر.
كيفية حساب الطاقة الحركية :
اكتب القانون
يظهر قانون حساب الطاقة الحركية (KE) كالتالي: KE = 0.5 x mv². ترمز m هنا لكتلة أو كمية الجسم وهي قياس كمي ووزني لمقدارمحتوى المادة في الجسم، بينما ترمز “v” لسرعة الجسم أو معدل تغير موقعه بين موقعين بالنسبة للأرقام الآخرى ..
يجب أن تكون إجابتك دائمًا أي قيمة الطاقة بشكل عام بوحدة الجول (J)، حيث يمثل الوحدة القياسية لقياس الطاقات والعمل وخصوصاً الطاقة الحركية. واحد جول يكافئ 1 كيلو جرام مضروب في متر مربع مقسوم على ثانية مربعة.
عوّض بقيمة الكتلة أو كمية المادة في هذا الجسم وقيمة السرعة في القانون الأساسي لحساب الطاقة الحركية
إذا كنت لا تعرف مقدار كتلة الجسم أو سرعته الحركية ، سيتوجّب عليك إذًا حسابه من خلال المعطيات والمعلومات والمعلومات الواردة في نص المسألة..
إذا افترضنا أنك تعرف قيمة كلا المتغيرين أي المجهولين الكتلة والسرعة فسنبدأ إذًا في حل المسألة التالية: “احسب الطاقة الحركية لطفل وزنه أو كتلته بشكل أصح 55 كيلو جرام يركض بسرعة أو بمعدل 3.87 م/ث متر في الثانية
بما أنك تعرف وزن أو بالأصح كتلة الطفل وسرعته يمكنك التعويض مباشرةً في قانون الطاقة الحركية لحساب قيمتها كالتالي:
KE = 0.5 x mv²
KE = 0.5 x 55 x (3.87)2
حلّ المعادلة
بمجرد أن تكون قد عوّضت بقيمة كل من الكتلة والسرعة، يمكنك حل المعادلة أو عبارة قانون الطاقة الحركية حينئذٍ لحساب الطاقة الحركية (KE).
ربّع السرعة أي أضربها بنفسها ثمّ اضرب كل المجاهيل معًا. تذكر أن تكتب إجابتك أي مقدار الطاقة بوحدة الجول (J)
KE = 0.5 x 55 x (3.87)²
KE = 0.5 x 55 x 14.97
KE = 411.675 J
استخدام الطاقة الحركية لحساب الكتلة أو السرعة:
يمكن أن تعطى قيمة الطاقة الحركية في نص المسألة ويطلب حساب السرعة أو الكتلة ؟ :
قانون حساب الطاقة الحركية (KE) كالتالي: KE = 0.5 x mv².
أي نصف مقدار الكتلة مضروبة في مربع السرعة.
ترمز m هنا لكتلة الجسم وهي قياس لمقدار أو كمية المادة في الجسم، بينما ترمز “v” لسرعة الجسم أو معدل تغير موقعه من مكان لآخر كما وضحنا سابقاً
يجب أن تكون إجابتك دائمًا بوحدة الجول (J)، حيث يمثل الوحدة القياسية والأساسية لقياس الطاقة الحركية.
عوّض بقيم المتغيّرات والمجاهيل أي الرموز في المعادلة المعلومة والمعدات في نص المسألة:
قد ترد في نص المسألة الطاقة الحركية والكتلة فقط أو الطاقة الحركية والسرعة فقط ويطلب حساب المتغير أو الحد الثالث
يمثّل التعويض بقيم كل المتغيّرات المعطاة الخطوة الأولى والأساسية لحل هذه المسألة بشكل دقيق
المثال الأول : ما هي سرعة جسم كتلته ٤0 كيلو جرام وطاقته الحركية 500 جول J؟
KE = 0.5 x mv²
” 500j = 0.5 x 30 x v² ”
تقريباً جذر ال ٣٤ وتساوي بشكل تقريبي ٥ متر في الثانية الواحدة
المثال الثاني : ما هي كتلة جسم يمتلك طاقة حركية مقدارها 100 J وتبلغ سرعته 5 متر في الثانية م/ث؟
KE = 0.5 x mv²
” جول 100 0.5 x m x 5² = ”
M=8 كيلو جرام
أعد ترتيب وكتابة المعادلات والقوانين لحساب قيمة المتغيّر المجهول فيها ..سنقوم بحل المثالين السابقين بالتفصيل .
استخدم مبادئ علم الجبر وحساب حل المعادلات حيث يمكنك حساب قيمة المتغير المجهول في كل معادلة من خلال إعادة ترتيب جميع المتغيرات والمجاهيل المعروفة ووضعها بجانب واحد من هذه المعادلة أي نقل المعاليم والثوابت إلى طرف والمجاهيل والمتغيرات إلى الطرف الآخر ..
المثال 1 حساب الطاقة الحركية : ما هي سرعة جسم كتلته 30 كيلو جرام وطاقته الحركية 500 Jجول ؟
KE = 0.5 x mv² نقوم بإعادة الحل بالتفصيل
” جول 500 0.5 x 30 x v²= ”
اضرب الكتلة في 0.5: 0.5 x 30 = 15
اقم بتقسيم مقدار الطاقة الحركية على قيمة الناتج السابق: 500/15 = 33.33
أوجد الجذر التربيعي أي الجذر ذو الدليل ٢ لمعرفة السرعة: 5.77 أي تقريبا ٦ متر في الثانية م/ث.
المثال حساب الطاقة الحركية : ما هي كتلة أو كمية الجسم الذي له طاقة حركية 100 J وسرعته 5 م/ث.
KE = 0.5 x mv²
100جول 0.5 x m x 5² =
ربّع السرعة نقوم بتربيع السرعة لتعويضها :٥² = 25
اضرب السرعة في 0.5: 0.5 x 25 = 12.5
قم بتقسيم مقدار الطاقة الحركية على الناتج السابق : 100/12.5 = 8 كيلو جرام
أتمنى أن أكون قد قدمت الفائدة العلمية عن كيفية حساب الطاقة الحركية بأفضل وأبسط الطرق وكيفية حل المسائل
لاتنسوا الإعجاب بموقعنا المتواضع ومشاركتنا أرآكم في قسم التعليقات في الأسفل لدعمنا والمساهمة في نشر المعلومات والمواضيع الهامة والمفيدة
دمتم في أمان وطاعة الله والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته
شاهد ايضاً أهمية الكهرباء ودورها الكبير في مجالات الحياة المتنوعة2024
