العلاقة بين الطاقة والقوة والشغل
- يُعد الشغل والطاقة والقوة من أسس علم الفيزياء حيث تستخدم في تطبيقات عديدة في مجالات الصناعة والتكنولوجيا، فمصادر الطاقة المتنوعة وتحويلها من طاقة إلى أخرى للاستفادة منها في جميع جوانب الحياة.
- فلا يمكن أن تحصل على قوة من الجسم بدون الطاقة.
- الطاقة والقوة من مفاهيم الفيزياء التي بواسطتها تقدر الأجسام على بذل الشغل، لذلك فهناك علاقات بين الشغل والطاقة والقوة.
ما هي الطاقة(Energy)؟
هي قدرة أي جسم على الحركة وبذل شغل أو قدرته على الاحتفاظ بوصفه أو مكانه في حالة سكون، فهناك نوعان للطاقة الميكانيكية:
طاقة الحركة (Kinetic Energy)
- هي مقدرة الجسم على بذل شغل نتيجة لحركته فنسميها (طاقة الحركة) وهي تساوي الشغل اللازم لتسريع حركة ما من حالة السكون الى سرعة معينة سواء بشكل مستقيم أو بشكل زاوية.
- فطاقة الحركة تعتبر خاصية من خواص الجسم حيث تعتمد على كتلة الجسم وانطلاقه ولكنها لا تعتمد الاتجاه الذي يتحرك فيه، وهي كمية عددية ليس لها اتجاه وتكون موجبة دائما أو صفر ولا تكون سالبة.
طاقة الوضع (Potential Energy)
- هي طاقة لازمة لرفع جسم أو هي الطاقة الناشئة عن وضع الجسم وشكله أو تركيبه.
- هي قدرة الجسم على بذل شغل نتيجة لوضعه (Position) بالنسبة الى موضع آخر(هو سطح الأرض وهو يسمى الموضع الصفري)، فهي طاقة كامنة داخل الجسم المتواجد أعلى سطح الأرض بحيث يكون قادر على بذل الشغل للوصول الى سطح الأرض لذلك نسميها طاقة كامنة أو طاقة موضع فإذا سقط الجسم تحت تأثير الجاذبية الأرضية تسمى عندها طاقة حركة .
صور الطاقة في الطبيعة
- الطاقة الميكانيكية هي الطاقة المتمثلة في حركة الأجسام.
- الطاقة الكهرومغناطيسية.
- الطاقة الحرارية كما في حركة جزيئات المادة.
- الطاقة الكيميائية هي الطاقة في التفاعلات الكيميائية.
- الطاقة الصوتية كما في موجات الصوت.
- الطاقة النووية حيث تتحول الكتلة الى طاقة.
قانون بقاء الطاقة
مقالات مشابهة
الطاقة كمية محدودة ثابتة فهي لا تفنى ولا تستحدث ولكنها تتحول من شكل إلى آخر، أمثلة لذلك:
- تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية.
- تحول طاقة الرياح إلى طاقة كهربائية أو ميكانيكية.
- وحدة قياس الطاقة هي الجول وتساوي (نيوتن / متر).
ما هو الشغل(Work)؟
هو تأثير القوة على الجسم وتحركه لمسافة معلومة، أي أن إذا أثرت قوة محددة على جسم وحركته فإنها تكون بذلت شغلا متمثلا توضيحه في القانون التالي:
- الشغل W = القوة (Force)× المسافة (Distance).
- فالشغل يتناسب طرديا مع القوة والمسافة.
- يعتبر الشغل كمية عددية ليس له اتجاه.
- وحدة قياس الشغل هي الجولJoule.
الشغل الموجب
هو الشغل المنجز في نفس اتجاه حركة الجسم أي أن مصدر القوة يقوم بالشغل.
الشغل السالب
هو الشغل المنجز في عكس اتجاه حركة الجسم أي أن مصدر القوة يضيع الشغل.
ما هي القوة (Force)؟
- هي مؤثر يؤثر على الجسم فتسبب في التغيير في حالة الجسم أو اتجاهه أو حركته.
- فالقوة هي كمية لها مقدار واتجاه وتسبب في تسريع الجسم بمقدار معين.
وحدة قياس القوة هي نيوتن، كما في (قانون نيوتن الثاني):
القوة = الكتلة × التسارع
أمثلة القوة:
- قوة الجاذبية وتعتمد على الكتلة تقاس بالكيلو جرام، فكتلة الجسم ثابتة سواء على الأرض أو القمر لكن وزن الجسم متغير.
- قوة الجاذبية المؤثرة على الجسم تتناسب طرديا مع كتلة الجسم.
- القوة الكهرومغناطيسية: هي قوة داخل نواة الذرة وهي القوة المؤثرة بين الشحنات الكهربائية.
- قوة الاحتكاك: هي القوة الناتجة عن احتكاك جسمين يسير أحدهما عكس الآخر تنتج عنها طاقة حركة.
- القوة المغناطيسية: هي قوة التجاذب والتنافر الناتجة عن المجال المغناطيسي، يحدث تجاذب إذا كانت الأقطاب مختلفة، والتنافر يحدث إذا كانت الأقطاب متشابهة.
- فقد استفاد الإنسان من قوانين القوة والحركة لنيوتن في الحياة العملية في حركة المصاعد الكهربائية والفرامل في السيارات التي تعتمد على قوة الاحتكاك وكثير من التطبيقات الأخرى.
- على هذا نلاحظ مما سبق أن هناك علاقات بين كل من الشغل والطاقة والقوة.
بواسطة: Israa Mohamed
اضف تعليق