طاقة الوضع الجذبية والمرونية وعلاقتها بالشغل |
طاقة الوضع |
وهي الطاقة التي يختزنها الجسم
طاقة الوضع الجذبية |
هي الطاقة التي يختزنها جسم نتيجة موضعة من مستوى إختبار صفري
يرمز لطاقة الوضع الجذبية بالرمز \[ Ug\]
وتقدر بوحدة الجول
في هذه المحاكاة دراسة العوامل المؤثرة على طاقة الوضع حيث يتم تغير كتلة الجسم وارتفاع الجسم ومجال الجاذبية يمكن أن تسحب الجسم نحو الاسفل سوف تشاهد أو نحو الأعلى بالضغط على الماوس وشاهد العلاقة بين التغير في طاقة الوضع والشغل
تغير موقع الجسم بشكل أفقي ورأسي \[continuous\;\; shifts\] تغير موقع الجسم بشكل ورأسي \[vertical\;\; shift\;\; only\] تغير موقع الجسم بشكل أفقي ورأسي \[horizontal\;\; shift\;\; only\] مثال 1)كرة تركت تسقط من ارتفاع 2 متر من سطح الأرض انخفضت طاقة الوضع لها يمقدار 3 جول عندما وصلت الأرض أحسب كتلة الكرة
\[..................................\] \[..................................\]
معلومات مفيدةمستوى الاختبار التي تكون فية طاقة الوضع التثاقلية معدومة نحن من يختارهاي جسم موجود فوق مستوى الاختبار طاقة الوضع موجبة
اي جسم موجود تحت مستوى الاختبار طاقة الوضع سالبة
حتى نستطيع أن نحدد أن هذه القوى محافظة وهذه القوى غير محافظة ندرس الحالتين الحالة الأولى : الصندوق التالي يتم رفعة عن سطح الأرض إلى ارتفاع ( h ) ويتم إعادتة إلى الأرض شغل الوزن أثناء عملية الرفع \[W _{Fg1} = Fg . d . Cos 𝜃 = m . g . h . Cos ( 180 ) = - m .g .h \] شغل الوزن أثناء عملية إعادة الجسم إلى الأرض \[W_{Fg2} = Fg . d . Cos 𝜃 = m . g . h . Cos ( 0 ) = m .g .h \] الشغل الكلي المبذول \[W _{ tot }= W_1 + W_2 = 0 \] نتائج مهمة الحالة الثانية : الصندوق التالي يتم دفعة على مستو خشن من الموضع \[A\Rightarrow B\] ويتم إعادتة إلى نفس الموضع الذي بدء منه الشغل المبذول من قوة الاحتكاك شغل قوة الاحتكاك أثناء عملية دفع الصندوق نحو اليمين \[W_ 1( F_K ) = - F_K .( X_B - X_A ) = - 𝜇_K . m . g . ( X_B - X_A ) \] شغل قوة الاحتكاك أثناء عملية دفع الصندوق نحو اليسار \[W _2( F_K ) = F_K .( X_A - X_B ) = 𝜇𝑘 . m . g . ( X_A - X_B ) \] \[W 2( Fk ) = - 𝜇𝑘 . m . g . ( XB - XA ) \] الشغل الكلي المبذول \[ w _{ tot} = W_1 + W_2 = -2 𝜇_K m . g . ( X_B - X_A ) \] نتائج مهمة
لدينا مكعب وزنة Fg = m.g يتم رفعة على مستوى مائل عديم الإحتكاك بتأثير قوة دفع إلى إرتفاع قدره h أعتبر أن مستوى الإختبار هو الأرض (𝛼) زاوية ميل المستوى \[ Ug_1 = 0.0 \] \[ Ug_2 = m . g . h \] \[ ∆Ug = Ug_2 -Ug_1 = m . g . h \]نحسب شغل الوزن \[ W(Fg) = Fg . d. Cos 𝜃 = m . g .d .Cos 𝜃\] من خلال قواعد الرياضيات
\[𝜃 = ( 90 + 𝛼 )\]
\[Cos 𝜃= Cos ( 90 + 𝛼 ) = - Sin ( 𝛼 )\]
\[ - Sin ( 𝛼 ) = - \frac{ ℎ}{𝑑 }\]
\[ d. Cos 0 = - d.\frac{ ℎ}{𝑑 } =- h \] |
\[ W(Fg) = Fg . d. Cos 0= - m . g . h \] نتائج مهمة
علاقة الشغل بطاقة الوضع المرونية |
مثال 2) نابض ثابت الصلابة له
k = 10 ( N / m )
ما مقدار الشغل اللازم حتى يستطيل بمقدار 0.4 متر
طاقة الوضع والقوة |
بعملية معاكسة يمكن الحصول على القوة من خلال سالب اشتقاق طاقة الوضع
\[ F_X = -\frac{ d U(X) }{ d X } , F_Y = - \frac{ d U(Y) }{ d Y } , Fz = - \frac{ d U(Z }{ d Z }\] مثال 3) الخط البياني التالي يبين العلاقة بين طاقة الوضع والموقع
عند أي موقع يكون لدينا أكبر مقدار للقوة
الطاقة الميكانيكية ومبدأ حفظ الطاقة |
الطاقة الميكانيكية:
مبدأ حفظ الطاقة
على اعتبار سطح الأرض مستوى مرجعي أجب عن الأسئلة التالية.معتمد على الصورة المتحركة
مثال 1) طاقة الوضع للسيارة الحمراء تكون أعلى مايمكن عند
a)أعلى المنحدر
b)أسفل المنحدر
مثال 2) أعلى قيمة للطاقة الحركية قد اكتسبتها السيارة
a)أعلى المنحدر
b)أسفل المنحدر
على إعتبار أن المستوى المرجعي هو عبارة عن المستوى الأفقي الذي ينزلق علية البندول حدد ما يلي
في أي موقع طاقة الحركة أكبر مايمكن \[.......................\] أين طاقة الوضع أكبر ما يمكن \[........................\] اين طاقة الوضع ذات قيمة سالبة \[........................\]
طاقةالحركة \[K_E(J)\] |
طاقة الوضع \[GP_E(J)\] |
الأرتفاع \[h = L - L (Cos 𝜃 )\] |
الموضع |
\[K_E=.........\] |
\[GP_E=.........\] |
\[h =.........\]
|
\[A\] |
\[K_E=.........\] |
\[GP_E=.........\] |
\[h =.........\]
|
\[B\] |
\[K_E=.........\] |
\[GP_E=.........\] |
\[h =.........\]
|
\[C\] |
في هذة المحاكاة يتم وضع جسمم على مستوى أملس ويترك ليتحرك يتم التحكم بوزن الجسم من خلال المنزلقة الموجود أعلى يسار التجربة
ويتم التحكم بزاوية ميل المستوى من جلال النقطة الموجودة على رأس المستوى
راقب الطاقة الحركية وطاقة الوضع والطاقة الميكانيكية أثناء إنزلاق الجسم \[M_E=K_E+GP_E=constant\]
Comments
Post a Comment