Physics
📄 اطبع pdf
00971504825082
الطاقة
الطاقة الحركية
هي الطاقة التي يمتلكها الجسم نتيجة حركتة
تنتج هذه الطاقة بفعل حركة الأجسام المختلفة، وتسمى هذه الطاقة بالطاقة الحركية وتقاس بوحدة الجول. وتعتبر الطاقة الحركية من الكميات الفيزيائية القياسية التي نعبر عنها فقط بقيمة عددية ووحدة، وتعتمد الطاقة الحركية للأجسام المختلفة على كتلة الجسم وسرعته، حيث تتناسب طردياً مع كتلة الجسم، فلكما ازدادت كتلة الجسم ازدادت الطاقة الحركية المرتبطه به، حيث نرى أن الأضرار الناتجة عن حادث سير من شاحنة كبير تسير بسرعة 50 كم/ساعة أكبر بكثير من الأضرار الناتجة عن سيارة عائلة صغيرة وتسير بالسرعة نفسها
(20 m/s) وأيضاً تتناسب الطاقة الحركية تناسباً طردياً مع مربع السرعة، حيث تكون الطاقة التي تملكها سيارة سباق تتحرك بسرعة
( 15 m/s ) أكبر من االطاقة الحركية الناتجة عن سيارة لها نفس الكتلة تتحرك بسرعة
التجربة قياس الطاقة الحركية لقذيفة وعلاقتها بالكتلة والسرعة
( 400 N ) ثبت قوة الاحتكاك على
غير من كتلة القذيفة وسرعة القذيفة ولاحظ قيمة الطاقة الحركية
( DISPLA Ykinetic energy )اضغط على ايقونة عرض مقدار الطاقة الحركية
تجربة محاكاة الطاقة الحركية
تجربة محاكاة الطاقة الحركية
الطاقة الحركية = ½ × الكتلة × السرعة²
رقم المحاولة
الكتلة (كجم)
السرعة (م/ث)
الطاقة الحركية (جول)
ما نوع العلاقة بين الطاقة الحركية والسرعة؟
ما نوع العلاقة بين الطاقة الحركية والكتلة؟
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
الطاقة الحركية
نتائج
الطاقة الحركية (Kinetic Energy)
التعريف:
الطاقة الحركية هي الطاقة التي يكتسبها الجسم بسبب حركته. تُعتبر كمية قياسية (لها مقدار فقط بدون اتجاه) وتعتمد على:
K = ½ m ‖v‖²
العوامل المؤثرة:
العامل
التأثير
الرمز
الكتلة (m)
تتناسب طرديًا مع الطاقة الحركية
كمية قياسية (kg)
السرعة (v)
تتناسب طرديًا مع مربع السرعة
كمية متجهة (m/s) v⃗
المعادلات الأساسية:
الطاقة الحركية الانتقالية:
K = ½ m v²
الطاقة الحركية الدورانية:
K = ½ I ω²
ملاحظات هامة:
- الطاقة الحركية كمية قياسية (لا تعتمد على الاتجاه)
- السرعة هنا هي السرعة اللحظية للجسم
- وحدة القياس: جول (J) = kg·m²/s²
- في الحالات ثلاثية الأبعاد: v² = vₓ² + vᵧ² + v_z²
تمثيل المتجهات:
السرعة كمتجه: v⃗ = vₓî + vᵧĵ + v_zk̂
حيث:
î, ĵ, k̂ هي متجهات الوحدة في الاتجاهات x, y, z
1
( J ) أحد و حدات القياس التالية تعادل وحدة الطاقة جول
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
أختر الإجابة الصحيحة
2
(10 J ) سيارة طاقتها الحركية
فإذا زادت سرعة السيارة إلى الضعف فإن طاقته الحركية تصبح
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
أختر الإجابة الصحيحة
3
( 1500 Kg ) سيارة كتلتها
( 10 m/ s ) تتحرك بسرعة
( 3 m /s )تغيرت سرعتها فأصبحت
فإن التغير في الطاقة الحركية تعادل
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
أختر الإجابة الصحيحة
طاقة الوضع
وهي الطاقة التي يختزنها الجسم وهناك انواع مختلفة
كما تم إظهاره في الصور هل يمكن أن تحدد نوع الطاقة المختزنة في كل صورة
سوف ندرس الأن نوعين منها وهي طاقة الوضع الجذبية وطاقة الوضع المرونية
طاقة الوضع الجذبية
هي الطاقة التي يختزنها جسم نتيجة موضعة من مستوى إختبار صفري
في هذة المحاكاة الموجودة في الاسفل سوف ندرس العوامل المؤثرة على طاقة الوضع الجذبية
يرمز لطاقة الوضع الجذبية بالرموز التالية
\[GPE\;\;\;\;\;Ug\]
وتقدر بوحدة الجول
تجربة 1
ندرس طاقة الوضع الجذبية واعتمادها على الارتفاع
غير ارتفاع الجسم مع بقاء الكتلة ومجال الجاذبية ثابت وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية
طاقة الوضع \[GPE=U(J)\]
الارتفاع \[h(m)\]
مجال الجاذبية \[g(\frac{m}{s^2})\]
الكتلة\[m(kg)\]
رقم المحاولة
\[GPE=U= ....J\]
\[h= ....m\]
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\]
\[m=2Kg\]
\[1\]
\[GPE=U= ....J\]
\[h= ....m\]
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\]
\[m=2Kg\]
\[2\]
\[GPE=U= ....J\]
\[h= ....m\]
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\]
\[m=2Kg\]
\[3\]
ماذا تستنتج
\[..............................................................\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
تجربة 2
ندرس طاقة الوضع الجذبية واعتمادها على كتلة الجسم
غير كتلة الجسم مع بقاء الارتفاع ومجال الجاذبية ثابت وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية
طاقة الوضع \[GPE=U(J)\]
الكتلة\[m(kg)\]
مجال الجاذبية \[g(\frac{m}{s^2})\]
الارتفاع \[h(m)\]
رقم المحاولة
\[GPE=U= ....J\]
\[m= ....Kg\]
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\]
\[h=10 m\]
\[1\]
\[GPE=U= ....J\]
\[m= ....Kg\]
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\]
\[h=10 m\]
\[2\]
\[GPE=U= ....J\]
\[m= ....Kg\]
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\]
\[h=10 m\]
\[3\]
ماذا تستنتج
\[..............................................................\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
تجربة 3
ندرس طاقة الوضع الجذبية واعتمادها على كتلة الجسم
غير مجال الجاذبية مع بقاء الارتفاع و الكتلة ثابته وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية
طاقة الوضع \[GPE=U(J)\]
مجال الجاذبية \[g(\frac{m}{s^2})\]
الكتلة\[m(kg)\]
الارتفاع \[h(m)\]
رقم المحاولة
\[GPE=U= ....J\]
\[g= ....\frac{m}{s^2}\]
\[m= 2Kg\]
\[h=10 m\]
\[1\]
\[GPE=U= ....J\]
\[g= ....\frac{m}{s^2}\]
\[m= 2Kg\]
\[h=10 m\]
\[2\]
\[GPE=U= ....J\]
\[g= ....\frac{m}{s^2}\]
\[m= 2Kg\]
\[h=10 m\]
\[3\]
ماذا تستنتج
\[..............................................................\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
نتائج
طاقة الوضع الجاذبية
طاقة الوضع الجاذبية (Gravitational Potential Energy)
التعريف:
طاقة الوضع الجاذبية هي الطاقة المخزنة في جسم بسبب موضعه في مجال جاذبية. تُعطى بالمعادلة:
\[GPE=m.g.h\]
حيث:
- (GPE ): طاقة الوضع الجاذبية (جول)
- (g):(متر/ ثانية ^2 )مجال الجاذبية (
- \( m ): كتلتا الجسمم (كجم)
- \( h ):(متر) ارتفاع الجسم عن المستوى المرجعي
العوامل المؤثرة:
- الكتلة : تزداد الطاقة بزيادة كتلة الجسم .
- البعد عن المستوى المرجعي : تزداد الطاقة مع زيادة البعد عن المستوى المرجعي .
- مجال الجاذبية :تزداد طاقة الوصع بزيادة مجال الجاذبية
1
كم تعادل طاقة الوضع الجذبية لجسم كتلتة 100 كيلوجرام عندما يتم رفعة 4 متر عن سطح الأرض \[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
أختر الإجابة الصحيحة
2
كم يكون التغير في طاقة الوضع للوح خشبي كتلتة 30 كيلوجرام مرفوع فوق رأس الرجل على ارتفاع 2.2 متر ويتحرك به مسافة 12 متر نحو اليمين \[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
أختر الإجابة الصحيحة
طاقة الوضع المرونية
طاقة الوضع المرونية أو الطاقة الكامنة هي الطاقة المخزنة داخل الأجسام، والتي تعتمد على وضع جزيئات الجسم نسبة إلى
جزيئاتة الأخرى في النظام ذاته
الزنبركات من الأجسام المرنة تمتلك طاقة وضع مرونية إذا تم ضغطها أو شدها
( pEs أو us )يرمز لطاقة الوضع الجذبية بالرمز
وتقدر بوحدة الجول
إذا أثرنا بقوة شد على زنبرك فإن الزنبرك سوف يستطيل و حسب المعلومات السابقة تم بذل شغل على الزنبرك
هذا الشغل قد تحول إلى طاقة وضع مرونية وكلما زدنا من قوة الشد تزداد الأستطالة وتزداد طاقة الوضع للزنبرك
من خلال حساب الشغل المبذول على الزنبلرك والذي يعادل المساحة المحصورة تحت المنحنى والذي
يعادل طاقة الوضع المرونية
في هذة المحاكاة علق كتل مختلفة في النابض
\[m_1=10 g , m_2=20 g ,m_3=60 g ,m_4=30 g \]
نتائج
الطاقة المرونية
طاقة الوضع المرونية (Elastic Potential Energy)
التعريف:
هي الطاقة المخزنة في الأجسام المرنة عند تغيير شكلها نتيجة تعرضها لقوة خارجية. تظهر هذه الطاقة عند إعادة الجسم إلى شكله الأصلي.
العوامل المؤثرة:
1. ثابت المرونة (k):
مقياس لصلابة المادة المرنة، كلما زادت قيمة الثابت زادت الطاقة المخزنة
F = -kx
(قانون هوك)
2. إزالة التشوه (x):
المسافة التي تم فيها تشويه الجسم عن موضع اتزانه، تتناسب الطاقة مع مربع الإزاحة
المعادلة الأساسية:
U = ½kx²
حيث:
U = طاقة الوضع المرونية (جول)
k = ثابت المرونة (نيوتن/متر)
x = الإزاحة (متر)
أمثلة عملية:
- النابض المضغوط
- القوس المشدود
- الطنبورة المطاطية
الكتلة
لاحظ انشتاين أن طاقة الشمس ناتجة من تحول أربع نويات من الهيدروجين إلى نواة الهليوم
و لاحظ أن كتلة الأربع نويات أكبر من كتلة نواة الهليوم
وهذا الفرق يتحول إلى طاقة وتدعى الطاقة السكونية
وتعطى بالعلاقة
\[E_0=m.C^2\]
\[C =3×
10^8\;\; m/s\]
و هي سرعة الضوء
أي أن الكتلة تمثل شكل من أشكال الطاقة
الطاقة الميكانيكية ومبدأ حفظ الطاقة
الطاقة الميكانيكية:
في نظام مغلق إن الطاقة لا تفنى ولا تنشأ من العدم ( إلا إذا أراد الله ) ولكن تتحول من شكل إلى أخر
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
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
(الطاقة كمية قياسية ) على الرغم من أن الطاقة كمية قياسية فإن طاقة الحركة لا يمكن أن تكون سالبة أبدا
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
\[........................\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
الطاقة الميكانيكية \[M_E = K_E + GP_E\]
وهي حاصل مجموع الطاقة الحركية + طاقة الوضع :
:مبدأ حفظ الطاقة لبندول
قانون حفظ الطاقة أو بقاء الطاقة: هو قانون ينص على أنّ الطاقة في أي نظام معزول لا تفنى ولا تستحدث
( إلا إذا شاء الله ) أي أنّها لا تخلق نفسها بنفسها ولا تنتهي
ولكن يمكن تحويلها من شكلٍ إلى آخر، وتتحول الطاقة من شكل إلى آخر بالعديد من الوسائل،
حيثُ يمكن أن تتحول الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية عن طريق الاحتكاك وتتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية أثناء السقوط الحر
والكثير من الأمثلة، وهكذا يمكن القول إنّ الطاقة تتبع لقوانين الانحفاظ والتي تعتبر من المبادئ الأساسية في العلوم
أي أنّ الطاقة الميكانيكية لأي جسم في نظام محافظ تساوي طاقة الوضع لوحدها عندما تكون الطاقة الحركية تساوي صفراً
أو الطاقة الحركية لوحدها عندما تكون طاقة الوضع تساوي صفراً
أو مجموع كلا الطاقتين معاً
وهذا المقدار ثابت لا يتغير لهذا الجسم سواءَ كان ساكناً أم متحركاً
حيثُ يمكن أن يتغير مقدار طاقة الوضع وحده زيادةً أو نقصاناً ومقدار الطاقة الحركية زيادةً أو نقصاناً، إلّا أنّ مجموعهما يبقى ثابتاً
أي أنّ الطاقة الميكانيكية تبقى ثابتة ومحفوطة
في هذة المحاكاة
يتم التأكد من الطاقة الميكانيكية في نظام محفوظ تبقى ثابتة
\[M_E=K_E+GP_E=constant\]
مبدأ حفظ الطاقة السقوط الحر
طاقة الوضع الجذبية و الطاقة الحركية ومبدأ حفظ الطاقة
قانون حفظ الطاقة أو بقاء الطاقة أو انحفاظ الطاقة في الفيزياء، هو قانون ينص على أنّ الطاقة الميكانيكية ثابتة طيلة مراحل الحركة وفي علم الميكانيك الطاقة الميكانيكية هي مجموع اطاقة الحركية وطاقة الوضع ( المرونية والجذبية ) في تجربتنا هنا الجسم يترك من سطح مبنى فإن طاقة الوضع الجذبية
و الطاقة الحركية لحظة اللسقوط \[PE=m.g.h\;\;\;\;\;\; kE=\frac {1}{2}m.v^2=0\]
وتبقى طاقة الوضع الجذبية والطاقة الحركية ومجموعهما ثابت طيلة مراحل الحركة بشرط عدم وجود احتكاك حسب المعادلة
\[\frac{1}{2}.m.v^2+m.g.h=constant\]
مبدأحفظ الطاقة وحركة جسم على مستوى مائل أملس
الطاقة الميكانيكية هي حاصل مجموع الطاقة الحركية و طاقة الوضع إن الطاقة الميكانيكية تبقى ثابتة طيلة مراحل الحركة بشرط عدم وجود احتكاك .
البندول ومبدأ حفظ الطاقة
في هذة المحاكاة
عندَ رفع البندول إلى ارتفاع معين مع عدم تركه
فإنّه يخزن طاقة وضع في هذه الحالة، ومقدار الطاقة الحركية له تساوي صفراً
عندَ ترك البندول، تقل طاقة الوضع تدريجياً وتزداد الطاقة الحركية حتّى تصل لأعلى قيمة ممكنة
حيثُ تكون سرعة البندول أكبر ما يمكن، والارتفاع أقل ما يمكن
عندما يكمل الحركة، فإنّ الطاقة الحركية تقل وتزداد طاقة الوضع تدريجياً حتّى تصل أعلى قيمة لها
حيثُ تساوي الطاقة الحركية صفراً ويكون البندول في أعلى ارتفاعٍ له
مجموع طاقة الوضع والطاقة الحركية ثابت في كل نقطة، أي أنّ الطاقة الميكانيكة محفوظة في هذا النظام.
\[M_E=K_E+GP_E=constant\]
حفظ كمية الحركة الخطية والتصادمات
هناك أنواع مختلفة من التصادمات منها تام المرونة وتصادم لا مرن وتصادم لا مرن تماما
ومهما كان نوع التصادم فإن كمية الحركة تبقى محفوظة
تصادم مرن في بعد واحد
كمية الحركة محفوظة
\[\vec {P_{i1}}+\vec{P_{i2}}=\vec {P_{f1}}+\vec {P_{f2}}\]
الطاقة الحركية قبل التصادم لكلا الجسمين تساوي الطاقة الحركية للكلا الجسمين بعد التصادم
\[K_{i1}+K_{i2}=K_{f1}+K_{f2}\]
قبل التصادم.....\[m_1= 1 Kg , 𝜗_{i1} =10 m/s\]
\[m_2= 2 Kg , 𝜗_{i2} =-10 m/s\]
بعد التصادم.....\[m_1= 1 Kg , 𝜗_{f1} =- 16.67 m/s\]
\[m_2= 2 Kg , 𝜗_{f2} =3.33 m/s\]
\[m_1.\vec {𝜗_{i1}}+m_2.\vec {𝜗_{i2}}=m_1.\vec {𝜗_{f1}}+m_2.\vec {𝜗_{f1}}\]
\[1 ×10 + 2 ×(- 10 ) = 1 × ( -16.67 ) + 2 ×3.33 \]
\[-10 \frac{Kg .m}{S} =-10 \frac{Kg .m}{S}\]
\[\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{i1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{i2}}^2=\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{f1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{f2}}^2\]
\[\frac{1}{2}×1 ×10^2 +\frac{1}{2}× 2 ×(- 10 )^2 = \frac{1}{2}× 1 × ( -16.67 ) + \frac{1}{2}×2 ×(3.33)^2 \]
\[-10 \frac{Kg .m}{S} =-10 \frac{Kg .m}{S}\]
تصادم لا مرن في بعد واحد
يصطدم الجسمين ويبتعد الجسمين عن بعضهما بعد التصادم
كمية الحركة محفوظة
\[\vec {P_{i1}}+\vec {P_{i2}}=\vec {P_{f1}}+\vec {P_{f2}}\]
الطاقة الحركية قبل التصادم لكلا الجسمين أكبر من الطاقة الحركية للكلا الجسمين بعد التصادم
\[K_{i1}+K_{i2}>K_{f1}+K_{f2}\]
قبل التصادم.....m1= 5 kg , 𝜗i1 =5.4 m/s
m2 = 2.1
kg ,𝜗i2 =-10 m/s
بعد التصادم.....m1= 5 kgm , 𝜗f1 =-0.7 m/s
m2 = 2.1
kg ,𝜗f2 =4.53 m/s
حفظ الزحم
\[m_1.\vec {𝜗_{i1}}+m_2.\vec {𝜗_{i2}}=m_1.\vec {𝜗_{f1}}+m_2.\vec {𝜗_{f1}}\]
\[5 ×5.4 + 2.1 ×(- 10 ) = 5 × ( -0.7 ) + 2.1 ×4.53 \]
\[6 \frac{Kg .m}{S} =6\frac{Kg .m}{S}\]
الطاقة الحركية
الطاقة الحركية قبل التصادم
\[\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{i1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{i2}}^2=\frac{1}{2}×5 ×5.4^2 +\frac{1}{2}× 2.1 ×(- 10 )^2 =177.9 \;j\]
الطاقة الحركية بعد التصادم
\[\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{F1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{f2}}^2=\frac{1}{2}×5 ×(-0.7)^2 +\frac{1}{2}× 2.1 ×(4.45 )^2 =22.81 \;j\]
\[KE_{i1}+KE_{i2}>KE_{f1}+KE_{f2}\]
تصادم لا مرن تماما في بعد واحد
يلتحم الجسمين بعد التصادم ويصبح كلاهما جسم واحد
كمية الحركة محفوظة
\[\vec {P_{i1}}+\vec {P_{i2}}=\vec {P_{f}}\]
الطاقة الحركية قبل التصادم لكلا الجسمين أكبر من الطاقة الحركية للكلا الجسمين بعد التصادم
\[KE_{i1}+KE_{i2}>KE_{f}\]
قبل التصادم.....m1= 1 kgm , 𝜗i1 =10 m/s
m2 = 1
kg ,𝜗i2 =-30 m/s
بعد التصادم.....m1 + m2 = 2 kg , 𝜗f =- 10 m/s
\[m_1.\vec{𝜗_{i1}}+m_2.\vec {𝜗_{i2}}=[m_1+m_2].\vec {𝜗_{f}}\]
\[1×10 + 1 ×(- 30 ) = ( 1 + 1 ) × (- 10 )\]
\[-20 \frac{Kg .m}{S} =-20 \frac{Kg .m}{S}\]
\[\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{i1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{i2}}^2>\frac{1}{2}[m_1+m_2]{𝜗_{f}}^2\]
\[\frac{1}{2}×1 ×10^2 +\frac{1}{2}× 1 ×(- 30 )^2 > \frac{1}{2}×[1+1](-10)^2\]
\[500 \frac{Kg .m^2}{S^2} >100 \frac{Kg .m^2}{S^2}\]
المصدر
https://www.showmethephysics.com/home/animations3/ModphysSims.htm
🧮 Calculator
الطاقة |
الطاقة الحركية
هي الطاقة التي يمتلكها الجسم نتيجة حركتة
تنتج هذه الطاقة بفعل حركة الأجسام المختلفة، وتسمى هذه الطاقة بالطاقة الحركية وتقاس بوحدة الجول. وتعتبر الطاقة الحركية من الكميات الفيزيائية القياسية التي نعبر عنها فقط بقيمة عددية ووحدة، وتعتمد الطاقة الحركية للأجسام المختلفة على كتلة الجسم وسرعته، حيث تتناسب طردياً مع كتلة الجسم، فلكما ازدادت كتلة الجسم ازدادت الطاقة الحركية المرتبطه به، حيث نرى أن الأضرار الناتجة عن حادث سير من شاحنة كبير تسير بسرعة 50 كم/ساعة أكبر بكثير من الأضرار الناتجة عن سيارة عائلة صغيرة وتسير بالسرعة نفسها
(20 m/s) وأيضاً تتناسب الطاقة الحركية تناسباً طردياً مع مربع السرعة، حيث تكون الطاقة التي تملكها سيارة سباق تتحرك بسرعة
( 15 m/s ) أكبر من االطاقة الحركية الناتجة عن سيارة لها نفس الكتلة تتحرك بسرعة
التجربة قياس الطاقة الحركية لقذيفة وعلاقتها بالكتلة والسرعة
( 400 N ) ثبت قوة الاحتكاك على
غير من كتلة القذيفة وسرعة القذيفة ولاحظ قيمة الطاقة الحركية
( DISPLA Ykinetic energy )اضغط على ايقونة عرض مقدار الطاقة الحركية
تجربة محاكاة الطاقة الحركية
الطاقة الحركية = ½ × الكتلة × السرعة²
| رقم المحاولة | الكتلة (كجم) | السرعة (م/ث) | الطاقة الحركية (جول) |
|---|
ما نوع العلاقة بين الطاقة الحركية والسرعة؟
ما نوع العلاقة بين الطاقة الحركية والكتلة؟
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
نتائج
الطاقة الحركية (Kinetic Energy)
التعريف:
الطاقة الحركية هي الطاقة التي يكتسبها الجسم بسبب حركته. تُعتبر كمية قياسية (لها مقدار فقط بدون اتجاه) وتعتمد على:
العوامل المؤثرة:
| العامل | التأثير | الرمز |
|---|---|---|
| الكتلة (m) | تتناسب طرديًا مع الطاقة الحركية | كمية قياسية (kg) |
| السرعة (v) | تتناسب طرديًا مع مربع السرعة | كمية متجهة (m/s) v⃗ |
المعادلات الأساسية:
K = ½ m v²
K = ½ I ω²
ملاحظات هامة:
- الطاقة الحركية كمية قياسية (لا تعتمد على الاتجاه)
- السرعة هنا هي السرعة اللحظية للجسم
- وحدة القياس: جول (J) = kg·m²/s²
- في الحالات ثلاثية الأبعاد: v² = vₓ² + vᵧ² + v_z²
تمثيل المتجهات:
السرعة كمتجه: v⃗ = vₓî + vᵧĵ + v_zk̂
حيث:
î, ĵ, k̂ هي متجهات الوحدة في الاتجاهات x, y, z
( J ) أحد و حدات القياس التالية تعادل وحدة الطاقة جول
(10 J ) سيارة طاقتها الحركية
فإذا زادت سرعة السيارة إلى الضعف فإن طاقته الحركية تصبح
( 1500 Kg ) سيارة كتلتها
( 10 m/ s ) تتحرك بسرعة
( 3 m /s )تغيرت سرعتها فأصبحت
فإن التغير في الطاقة الحركية تعادل
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
أختر الإجابة الصحيحة
طاقة الوضع
وهي الطاقة التي يختزنها الجسم وهناك انواع مختلفة
كما تم إظهاره في الصور هل يمكن أن تحدد نوع الطاقة المختزنة في كل صورة
سوف ندرس الأن نوعين منها وهي طاقة الوضع الجذبية وطاقة الوضع المرونية
طاقة الوضع الجذبية
هي الطاقة التي يختزنها جسم نتيجة موضعة من مستوى إختبار صفري
في هذة المحاكاة الموجودة في الاسفل سوف ندرس العوامل المؤثرة على طاقة الوضع الجذبية
يرمز لطاقة الوضع الجذبية بالرموز التالية
\[GPE\;\;\;\;\;Ug\]
وتقدر بوحدة الجول
تجربة 1
ندرس طاقة الوضع الجذبية واعتمادها على الارتفاع
غير ارتفاع الجسم مع بقاء الكتلة ومجال الجاذبية ثابت وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية
طاقة الوضع \[GPE=U(J)\]
الارتفاع \[h(m)\]
مجال الجاذبية \[g(\frac{m}{s^2})\]
الكتلة\[m(kg)\]
رقم المحاولة
\[GPE=U= ....J\]
\[h= ....m\]
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\]
\[m=2Kg\]
\[1\]
\[GPE=U= ....J\]
\[h= ....m\]
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\]
\[m=2Kg\]
\[2\]
\[GPE=U= ....J\]
\[h= ....m\]
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\]
\[m=2Kg\]
\[3\]
ماذا تستنتج
\[..............................................................\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
تجربة 2
ندرس طاقة الوضع الجذبية واعتمادها على كتلة الجسم
غير كتلة الجسم مع بقاء الارتفاع ومجال الجاذبية ثابت وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية
طاقة الوضع \[GPE=U(J)\]
الكتلة\[m(kg)\]
مجال الجاذبية \[g(\frac{m}{s^2})\]
الارتفاع \[h(m)\]
رقم المحاولة
\[GPE=U= ....J\]
\[m= ....Kg\]
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\]
\[h=10 m\]
\[1\]
\[GPE=U= ....J\]
\[m= ....Kg\]
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\]
\[h=10 m\]
\[2\]
\[GPE=U= ....J\]
\[m= ....Kg\]
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\]
\[h=10 m\]
\[3\]
ماذا تستنتج
\[..............................................................\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
تجربة 3
ندرس طاقة الوضع الجذبية واعتمادها على كتلة الجسم
غير مجال الجاذبية مع بقاء الارتفاع و الكتلة ثابته وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية
طاقة الوضع \[GPE=U(J)\]
مجال الجاذبية \[g(\frac{m}{s^2})\]
الكتلة\[m(kg)\]
الارتفاع \[h(m)\]
رقم المحاولة
\[GPE=U= ....J\]
\[g= ....\frac{m}{s^2}\]
\[m= 2Kg\]
\[h=10 m\]
\[1\]
\[GPE=U= ....J\]
\[g= ....\frac{m}{s^2}\]
\[m= 2Kg\]
\[h=10 m\]
\[2\]
\[GPE=U= ....J\]
\[g= ....\frac{m}{s^2}\]
\[m= 2Kg\]
\[h=10 m\]
\[3\]
ماذا تستنتج
\[..............................................................\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
نتائج
طاقة الوضع الجاذبية
طاقة الوضع الجاذبية (Gravitational Potential Energy)
التعريف:
طاقة الوضع الجاذبية هي الطاقة المخزنة في جسم بسبب موضعه في مجال جاذبية. تُعطى بالمعادلة:
\[GPE=m.g.h\]
حيث:
- (GPE ): طاقة الوضع الجاذبية (جول)
- (g):(متر/ ثانية ^2 )مجال الجاذبية (
- \( m ): كتلتا الجسمم (كجم)
- \( h ):(متر) ارتفاع الجسم عن المستوى المرجعي
العوامل المؤثرة:
- الكتلة : تزداد الطاقة بزيادة كتلة الجسم .
- البعد عن المستوى المرجعي : تزداد الطاقة مع زيادة البعد عن المستوى المرجعي .
- مجال الجاذبية :تزداد طاقة الوصع بزيادة مجال الجاذبية
1
كم تعادل طاقة الوضع الجذبية لجسم كتلتة 100 كيلوجرام عندما يتم رفعة 4 متر عن سطح الأرض \[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
أختر الإجابة الصحيحة
2
كم يكون التغير في طاقة الوضع للوح خشبي كتلتة 30 كيلوجرام مرفوع فوق رأس الرجل على ارتفاع 2.2 متر ويتحرك به مسافة 12 متر نحو اليمين \[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
أختر الإجابة الصحيحة
طاقة الوضع المرونية
طاقة الوضع المرونية أو الطاقة الكامنة هي الطاقة المخزنة داخل الأجسام، والتي تعتمد على وضع جزيئات الجسم نسبة إلى
جزيئاتة الأخرى في النظام ذاته
الزنبركات من الأجسام المرنة تمتلك طاقة وضع مرونية إذا تم ضغطها أو شدها
( pEs أو us )يرمز لطاقة الوضع الجذبية بالرمز
وتقدر بوحدة الجول
إذا أثرنا بقوة شد على زنبرك فإن الزنبرك سوف يستطيل و حسب المعلومات السابقة تم بذل شغل على الزنبرك
هذا الشغل قد تحول إلى طاقة وضع مرونية وكلما زدنا من قوة الشد تزداد الأستطالة وتزداد طاقة الوضع للزنبرك
من خلال حساب الشغل المبذول على الزنبلرك والذي يعادل المساحة المحصورة تحت المنحنى والذي
يعادل طاقة الوضع المرونية
في هذة المحاكاة علق كتل مختلفة في النابض
\[m_1=10 g , m_2=20 g ,m_3=60 g ,m_4=30 g \]
نتائج
الطاقة المرونية
طاقة الوضع المرونية (Elastic Potential Energy)
التعريف:
هي الطاقة المخزنة في الأجسام المرنة عند تغيير شكلها نتيجة تعرضها لقوة خارجية. تظهر هذه الطاقة عند إعادة الجسم إلى شكله الأصلي.
العوامل المؤثرة:
1. ثابت المرونة (k):
مقياس لصلابة المادة المرنة، كلما زادت قيمة الثابت زادت الطاقة المخزنة
F = -kx
(قانون هوك)
2. إزالة التشوه (x):
المسافة التي تم فيها تشويه الجسم عن موضع اتزانه، تتناسب الطاقة مع مربع الإزاحة
المعادلة الأساسية:
U = ½kx²
حيث:
U = طاقة الوضع المرونية (جول)
k = ثابت المرونة (نيوتن/متر)
x = الإزاحة (متر)
أمثلة عملية:
- النابض المضغوط
- القوس المشدود
- الطنبورة المطاطية
الكتلة
لاحظ انشتاين أن طاقة الشمس ناتجة من تحول أربع نويات من الهيدروجين إلى نواة الهليوم
و لاحظ أن كتلة الأربع نويات أكبر من كتلة نواة الهليوم
وهذا الفرق يتحول إلى طاقة وتدعى الطاقة السكونية
وتعطى بالعلاقة
\[E_0=m.C^2\]
\[C =3×
10^8\;\; m/s\]
و هي سرعة الضوء
أي أن الكتلة تمثل شكل من أشكال الطاقة
الطاقة الميكانيكية ومبدأ حفظ الطاقة
الطاقة الميكانيكية:
في نظام مغلق إن الطاقة لا تفنى ولا تنشأ من العدم ( إلا إذا أراد الله ) ولكن تتحول من شكل إلى أخر
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
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
(الطاقة كمية قياسية ) على الرغم من أن الطاقة كمية قياسية فإن طاقة الحركة لا يمكن أن تكون سالبة أبدا
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
\[........................\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
الطاقة الميكانيكية \[M_E = K_E + GP_E\]
وهي حاصل مجموع الطاقة الحركية + طاقة الوضع :
:مبدأ حفظ الطاقة لبندول
قانون حفظ الطاقة أو بقاء الطاقة: هو قانون ينص على أنّ الطاقة في أي نظام معزول لا تفنى ولا تستحدث
( إلا إذا شاء الله ) أي أنّها لا تخلق نفسها بنفسها ولا تنتهي
ولكن يمكن تحويلها من شكلٍ إلى آخر، وتتحول الطاقة من شكل إلى آخر بالعديد من الوسائل،
حيثُ يمكن أن تتحول الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية عن طريق الاحتكاك وتتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية أثناء السقوط الحر
والكثير من الأمثلة، وهكذا يمكن القول إنّ الطاقة تتبع لقوانين الانحفاظ والتي تعتبر من المبادئ الأساسية في العلوم
أي أنّ الطاقة الميكانيكية لأي جسم في نظام محافظ تساوي طاقة الوضع لوحدها عندما تكون الطاقة الحركية تساوي صفراً
أو الطاقة الحركية لوحدها عندما تكون طاقة الوضع تساوي صفراً
أو مجموع كلا الطاقتين معاً
وهذا المقدار ثابت لا يتغير لهذا الجسم سواءَ كان ساكناً أم متحركاً
حيثُ يمكن أن يتغير مقدار طاقة الوضع وحده زيادةً أو نقصاناً ومقدار الطاقة الحركية زيادةً أو نقصاناً، إلّا أنّ مجموعهما يبقى ثابتاً
أي أنّ الطاقة الميكانيكية تبقى ثابتة ومحفوطة
في هذة المحاكاة
يتم التأكد من الطاقة الميكانيكية في نظام محفوظ تبقى ثابتة
\[M_E=K_E+GP_E=constant\]
مبدأ حفظ الطاقة السقوط الحر
طاقة الوضع الجذبية و الطاقة الحركية ومبدأ حفظ الطاقة
قانون حفظ الطاقة أو بقاء الطاقة أو انحفاظ الطاقة في الفيزياء، هو قانون ينص على أنّ الطاقة الميكانيكية ثابتة طيلة مراحل الحركة وفي علم الميكانيك الطاقة الميكانيكية هي مجموع اطاقة الحركية وطاقة الوضع ( المرونية والجذبية ) في تجربتنا هنا الجسم يترك من سطح مبنى فإن طاقة الوضع الجذبية
و الطاقة الحركية لحظة اللسقوط \[PE=m.g.h\;\;\;\;\;\; kE=\frac {1}{2}m.v^2=0\]
وتبقى طاقة الوضع الجذبية والطاقة الحركية ومجموعهما ثابت طيلة مراحل الحركة بشرط عدم وجود احتكاك حسب المعادلة
\[\frac{1}{2}.m.v^2+m.g.h=constant\]
مبدأحفظ الطاقة وحركة جسم على مستوى مائل أملس
الطاقة الميكانيكية هي حاصل مجموع الطاقة الحركية و طاقة الوضع إن الطاقة الميكانيكية تبقى ثابتة طيلة مراحل الحركة بشرط عدم وجود احتكاك .
البندول ومبدأ حفظ الطاقة
في هذة المحاكاة
عندَ رفع البندول إلى ارتفاع معين مع عدم تركه
فإنّه يخزن طاقة وضع في هذه الحالة، ومقدار الطاقة الحركية له تساوي صفراً
عندَ ترك البندول، تقل طاقة الوضع تدريجياً وتزداد الطاقة الحركية حتّى تصل لأعلى قيمة ممكنة
حيثُ تكون سرعة البندول أكبر ما يمكن، والارتفاع أقل ما يمكن
عندما يكمل الحركة، فإنّ الطاقة الحركية تقل وتزداد طاقة الوضع تدريجياً حتّى تصل أعلى قيمة لها
حيثُ تساوي الطاقة الحركية صفراً ويكون البندول في أعلى ارتفاعٍ له
مجموع طاقة الوضع والطاقة الحركية ثابت في كل نقطة، أي أنّ الطاقة الميكانيكة محفوظة في هذا النظام.
\[M_E=K_E+GP_E=constant\]
حفظ كمية الحركة الخطية والتصادمات
هناك أنواع مختلفة من التصادمات منها تام المرونة وتصادم لا مرن وتصادم لا مرن تماما
ومهما كان نوع التصادم فإن كمية الحركة تبقى محفوظة
تصادم مرن في بعد واحد
كمية الحركة محفوظة
\[\vec {P_{i1}}+\vec{P_{i2}}=\vec {P_{f1}}+\vec {P_{f2}}\]
الطاقة الحركية قبل التصادم لكلا الجسمين تساوي الطاقة الحركية للكلا الجسمين بعد التصادم
\[K_{i1}+K_{i2}=K_{f1}+K_{f2}\]
قبل التصادم.....\[m_1= 1 Kg , 𝜗_{i1} =10 m/s\]
\[m_2= 2 Kg , 𝜗_{i2} =-10 m/s\]
بعد التصادم.....\[m_1= 1 Kg , 𝜗_{f1} =- 16.67 m/s\]
\[m_2= 2 Kg , 𝜗_{f2} =3.33 m/s\]
\[m_1.\vec {𝜗_{i1}}+m_2.\vec {𝜗_{i2}}=m_1.\vec {𝜗_{f1}}+m_2.\vec {𝜗_{f1}}\]
\[1 ×10 + 2 ×(- 10 ) = 1 × ( -16.67 ) + 2 ×3.33 \]
\[-10 \frac{Kg .m}{S} =-10 \frac{Kg .m}{S}\]
\[\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{i1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{i2}}^2=\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{f1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{f2}}^2\]
\[\frac{1}{2}×1 ×10^2 +\frac{1}{2}× 2 ×(- 10 )^2 = \frac{1}{2}× 1 × ( -16.67 ) + \frac{1}{2}×2 ×(3.33)^2 \]
\[-10 \frac{Kg .m}{S} =-10 \frac{Kg .m}{S}\]
تصادم لا مرن في بعد واحد
يصطدم الجسمين ويبتعد الجسمين عن بعضهما بعد التصادم
كمية الحركة محفوظة
\[\vec {P_{i1}}+\vec {P_{i2}}=\vec {P_{f1}}+\vec {P_{f2}}\]
الطاقة الحركية قبل التصادم لكلا الجسمين أكبر من الطاقة الحركية للكلا الجسمين بعد التصادم
\[K_{i1}+K_{i2}>K_{f1}+K_{f2}\]
قبل التصادم.....m1= 5 kg , 𝜗i1 =5.4 m/s
m2 = 2.1
kg ,𝜗i2 =-10 m/s
بعد التصادم.....m1= 5 kgm , 𝜗f1 =-0.7 m/s
m2 = 2.1
kg ,𝜗f2 =4.53 m/s
حفظ الزحم
\[m_1.\vec {𝜗_{i1}}+m_2.\vec {𝜗_{i2}}=m_1.\vec {𝜗_{f1}}+m_2.\vec {𝜗_{f1}}\]
\[5 ×5.4 + 2.1 ×(- 10 ) = 5 × ( -0.7 ) + 2.1 ×4.53 \]
\[6 \frac{Kg .m}{S} =6\frac{Kg .m}{S}\]
الطاقة الحركية
الطاقة الحركية قبل التصادم
\[\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{i1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{i2}}^2=\frac{1}{2}×5 ×5.4^2 +\frac{1}{2}× 2.1 ×(- 10 )^2 =177.9 \;j\]
الطاقة الحركية بعد التصادم
\[\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{F1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{f2}}^2=\frac{1}{2}×5 ×(-0.7)^2 +\frac{1}{2}× 2.1 ×(4.45 )^2 =22.81 \;j\]
\[KE_{i1}+KE_{i2}>KE_{f1}+KE_{f2}\]
تصادم لا مرن تماما في بعد واحد
يلتحم الجسمين بعد التصادم ويصبح كلاهما جسم واحد
كمية الحركة محفوظة
\[\vec {P_{i1}}+\vec {P_{i2}}=\vec {P_{f}}\]
الطاقة الحركية قبل التصادم لكلا الجسمين أكبر من الطاقة الحركية للكلا الجسمين بعد التصادم
\[KE_{i1}+KE_{i2}>KE_{f}\]
قبل التصادم.....m1= 1 kgm , 𝜗i1 =10 m/s
m2 = 1
kg ,𝜗i2 =-30 m/s
بعد التصادم.....m1 + m2 = 2 kg , 𝜗f =- 10 m/s
\[m_1.\vec{𝜗_{i1}}+m_2.\vec {𝜗_{i2}}=[m_1+m_2].\vec {𝜗_{f}}\]
\[1×10 + 1 ×(- 30 ) = ( 1 + 1 ) × (- 10 )\]
\[-20 \frac{Kg .m}{S} =-20 \frac{Kg .m}{S}\]
\[\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{i1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{i2}}^2>\frac{1}{2}[m_1+m_2]{𝜗_{f}}^2\]
\[\frac{1}{2}×1 ×10^2 +\frac{1}{2}× 1 ×(- 30 )^2 > \frac{1}{2}×[1+1](-10)^2\]
\[500 \frac{Kg .m^2}{S^2} >100 \frac{Kg .m^2}{S^2}\]
المصدر
https://www.showmethephysics.com/home/animations3/ModphysSims.htm
🧮 Calculator
هي الطاقة التي يختزنها جسم نتيجة موضعة من مستوى إختبار صفري
في هذة المحاكاة الموجودة في الاسفل سوف ندرس العوامل المؤثرة على طاقة الوضع الجذبية
يرمز لطاقة الوضع الجذبية بالرموز التالية \[GPE\;\;\;\;\;Ug\] وتقدر بوحدة الجول
ندرس طاقة الوضع الجذبية واعتمادها على الارتفاع
غير ارتفاع الجسم مع بقاء الكتلة ومجال الجاذبية ثابت وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية
طاقة الوضع \[GPE=U(J)\] |
الارتفاع \[h(m)\] |
مجال الجاذبية \[g(\frac{m}{s^2})\] |
الكتلة\[m(kg)\] |
رقم المحاولة |
\[GPE=U= ....J\] |
\[h= ....m\] |
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\] |
\[m=2Kg\] |
\[1\] |
\[GPE=U= ....J\] |
\[h= ....m\] |
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\] |
\[m=2Kg\] |
\[2\] |
\[GPE=U= ....J\] |
\[h= ....m\] |
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\] |
\[m=2Kg\] |
\[3\] |
ماذا تستنتج \[..............................................................\]
طاقة الوضع \[GPE=U(J)\] |
الكتلة\[m(kg)\] |
مجال الجاذبية \[g(\frac{m}{s^2})\] |
الارتفاع \[h(m)\] |
رقم المحاولة |
\[GPE=U= ....J\] |
\[m= ....Kg\] |
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\] |
\[h=10 m\] |
\[1\] |
\[GPE=U= ....J\] |
\[m= ....Kg\] |
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\] |
\[h=10 m\] |
\[2\] |
\[GPE=U= ....J\] |
\[m= ....Kg\] |
\[g= 10 \frac{m}{s^2}\] |
\[h=10 m\] |
\[3\] |
ماذا تستنتج \[..............................................................\]
طاقة الوضع \[GPE=U(J)\] |
مجال الجاذبية \[g(\frac{m}{s^2})\] |
الكتلة\[m(kg)\] |
الارتفاع \[h(m)\] |
رقم المحاولة |
\[GPE=U= ....J\] |
\[g= ....\frac{m}{s^2}\] |
\[m= 2Kg\] |
\[h=10 m\] |
\[1\] |
\[GPE=U= ....J\] |
\[g= ....\frac{m}{s^2}\] |
\[m= 2Kg\] |
\[h=10 m\] |
\[2\] |
\[GPE=U= ....J\] |
\[g= ....\frac{m}{s^2}\] |
\[m= 2Kg\] |
\[h=10 m\] |
\[3\] |
ماذا تستنتج \[..............................................................\]
كم تعادل طاقة الوضع الجذبية لجسم كتلتة 100 كيلوجرام عندما يتم رفعة 4 متر عن سطح الأرض \[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
أختر الإجابة الصحيحة
كم يكون التغير في طاقة الوضع للوح خشبي كتلتة 30 كيلوجرام مرفوع فوق رأس الرجل على ارتفاع 2.2 متر ويتحرك به مسافة 12 متر نحو اليمين \[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
الطاقة الميكانيكية ومبدأ حفظ الطاقة |
الطاقة الميكانيكية:
في نظام مغلق إن الطاقة لا تفنى ولا تنشأ من العدم ( إلا إذا أراد الله ) ولكن تتحول من شكل إلى أخر
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
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
في أي موقع طاقة الحركة أكبر مايمكن \[.......................\] أين طاقة الوضع أكبر ما يمكن \[........................\] اين طاقة الوضع ذات قيمة سالبة \[........................\]
مبدأ حفظ الطاقة السقوط الحر |
طاقة الوضع الجذبية و الطاقة الحركية ومبدأ حفظ الطاقة قانون حفظ الطاقة أو بقاء الطاقة أو انحفاظ الطاقة في الفيزياء، هو قانون ينص على أنّ الطاقة الميكانيكية ثابتة طيلة مراحل الحركة وفي علم الميكانيك الطاقة الميكانيكية هي مجموع اطاقة الحركية وطاقة الوضع ( المرونية والجذبية ) في تجربتنا هنا الجسم يترك من سطح مبنى فإن طاقة الوضع الجذبية و الطاقة الحركية لحظة اللسقوط \[PE=m.g.h\;\;\;\;\;\; kE=\frac {1}{2}m.v^2=0\] وتبقى طاقة الوضع الجذبية والطاقة الحركية ومجموعهما ثابت طيلة مراحل الحركة بشرط عدم وجود احتكاك حسب المعادلة \[\frac{1}{2}.m.v^2+m.g.h=constant\]
مبدأحفظ الطاقة وحركة جسم على مستوى مائل أملس
الطاقة الميكانيكية هي حاصل مجموع الطاقة الحركية و طاقة الوضع إن الطاقة الميكانيكية تبقى ثابتة طيلة مراحل الحركة بشرط عدم وجود احتكاك .
البندول ومبدأ حفظ الطاقة |
فإنّه يخزن طاقة وضع في هذه الحالة، ومقدار الطاقة الحركية له تساوي صفراً
عندَ ترك البندول، تقل طاقة الوضع تدريجياً وتزداد الطاقة الحركية حتّى تصل لأعلى قيمة ممكنة
حيثُ تكون سرعة البندول أكبر ما يمكن، والارتفاع أقل ما يمكن
عندما يكمل الحركة، فإنّ الطاقة الحركية تقل وتزداد طاقة الوضع تدريجياً حتّى تصل أعلى قيمة لها
حيثُ تساوي الطاقة الحركية صفراً ويكون البندول في أعلى ارتفاعٍ له
مجموع طاقة الوضع والطاقة الحركية ثابت في كل نقطة، أي أنّ الطاقة الميكانيكة محفوظة في هذا النظام. \[M_E=K_E+GP_E=constant\]
حفظ كمية الحركة الخطية والتصادمات |
هناك أنواع مختلفة من التصادمات منها تام المرونة وتصادم لا مرن وتصادم لا مرن تماما
ومهما كان نوع التصادم فإن كمية الحركة تبقى محفوظة
تصادم مرن في بعد واحد
كمية الحركة محفوظة
\[\vec {P_{i1}}+\vec{P_{i2}}=\vec {P_{f1}}+\vec {P_{f2}}\] الطاقة الحركية قبل التصادم لكلا الجسمين تساوي الطاقة الحركية للكلا الجسمين بعد التصادم
\[K_{i1}+K_{i2}=K_{f1}+K_{f2}\]
\[m_1.\vec {𝜗_{i1}}+m_2.\vec {𝜗_{i2}}=m_1.\vec {𝜗_{f1}}+m_2.\vec {𝜗_{f1}}\]
\[1 ×10 + 2 ×(- 10 ) = 1 × ( -16.67 ) + 2 ×3.33 \]
\[-10 \frac{Kg .m}{S} =-10 \frac{Kg .m}{S}\]
\[\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{i1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{i2}}^2=\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{f1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{f2}}^2\]
قبل التصادم.....\[m_1= 1 Kg , 𝜗_{i1} =10 m/s\]
\[m_2= 2 Kg , 𝜗_{i2} =-10 m/s\]
بعد التصادم.....\[m_1= 1 Kg , 𝜗_{f1} =- 16.67 m/s\]
\[m_2= 2 Kg , 𝜗_{f2} =3.33 m/s\]
تصادم لا مرن في بعد واحد
يصطدم الجسمين ويبتعد الجسمين عن بعضهما بعد التصادم
كمية الحركة محفوظة
\[\vec {P_{i1}}+\vec {P_{i2}}=\vec {P_{f1}}+\vec {P_{f2}}\]
الطاقة الحركية قبل التصادم لكلا الجسمين أكبر من الطاقة الحركية للكلا الجسمين بعد التصادم
\[K_{i1}+K_{i2}>K_{f1}+K_{f2}\]
تصادم لا مرن تماما في بعد واحد
يلتحم الجسمين بعد التصادم ويصبح كلاهما جسم واحد
كمية الحركة محفوظة
\[\vec {P_{i1}}+\vec {P_{i2}}=\vec {P_{f}}\]
الطاقة الحركية قبل التصادم لكلا الجسمين أكبر من الطاقة الحركية للكلا الجسمين بعد التصادم
\[KE_{i1}+KE_{i2}>KE_{f}\]
m2 = 2.1
kg ,𝜗i2 =-10 m/s
m2 = 2.1
kg ,𝜗f2 =4.53 m/s
حفظ الزحم
\[m_1.\vec {𝜗_{i1}}+m_2.\vec {𝜗_{i2}}=m_1.\vec {𝜗_{f1}}+m_2.\vec {𝜗_{f1}}\]
\[5 ×5.4 + 2.1 ×(- 10 ) = 5 × ( -0.7 ) + 2.1 ×4.53 \]
\[6 \frac{Kg .m}{S} =6\frac{Kg .m}{S}\]
الطاقة الحركية
الطاقة الحركية قبل التصادم
\[\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{i1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{i2}}^2=\frac{1}{2}×5 ×5.4^2 +\frac{1}{2}× 2.1 ×(- 10 )^2 =177.9 \;j\]
الطاقة الحركية بعد التصادم
\[\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{F1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{f2}}^2=\frac{1}{2}×5 ×(-0.7)^2 +\frac{1}{2}× 2.1 ×(4.45 )^2 =22.81 \;j\]
\[KE_{i1}+KE_{i2}>KE_{f1}+KE_{f2}\]
m2 = 1
kg ,𝜗i2 =-30 m/s
\[m_1.\vec{𝜗_{i1}}+m_2.\vec {𝜗_{i2}}=[m_1+m_2].\vec {𝜗_{f}}\]
\[1×10 + 1 ×(- 30 ) = ( 1 + 1 ) × (- 10 )\]
\[-20 \frac{Kg .m}{S} =-20 \frac{Kg .m}{S}\]
\[\frac{1}{2}m_1.{𝜗_{i1}}^2+\frac{1}{2}m_2.{𝜗_{i2}}^2>\frac{1}{2}[m_1+m_2]{𝜗_{f}}^2\]
\[\frac{1}{2}×1 ×10^2 +\frac{1}{2}× 1 ×(- 30 )^2 > \frac{1}{2}×[1+1](-10)^2\]
\[500 \frac{Kg .m^2}{S^2} >100 \frac{Kg .m^2}{S^2}\]
No comments:
Post a Comment