الدرس الثامن "الأشكال المتعددة للطاقة"

4-1الأشكال المتعددة للطاقة

مقــــــدمة:

ماهي الطاقة ؟

الطاقة هي المقدرة على القيام بعمل ما. وهناك صور عديدة للطاقة, يتمثل اهمها في الحرارة والضوء. الصوت ايضا عبارة عن طاقة. وهناك "طاقة الميكانيكية" التي تولدها الآلات ,و"الطاقة الكيميائية" التي تتحرر عند حدوث تغيرات كيميائية .

يمكن تحويل الطاقة من صورة الى اخرى ,فعلى سبيل المثال ,يمكن تحويل الطاقة الكيميائية المختزنة في بطارية الجيب الضوء ,ويكمن ان تعمل يداك كأنهما الة. فإذا "فركت" كفيك معاً في جو بارد فأنهما تصبحان دافئتين ,ان الطاقة الميكانيكية الناتجة من تأثير "فرك" "الكفين" "بالاحتكاك" قد تحولت الى حرارة .

كمية الطاقة العالم الموجودة في العالم ثابته على الدوام. فالطاقة لا تفنى و لا تستحدث. وعندما يبدو أن الطاقة قد استنفذت ,فإنها في حقيقة الأمر تكون قد تحولت الى صورة اخرى .

الطاقة وحفظها

نموذج النظرية الشغل – الطاقة : (الطاقة إما أن يبذلها النظام أو تبذل عليه)

1-  إذا بذل شغل على النظام تزداد الطاقة شغل موجب

2-  إذا بذل النظام شغلاً على المحيط نقل الطاقة شغل سالب.

*التقاط وقذف الكرة

W + الطاقة الحركية الابتدائية = الطاقة الحركية النهائية

طريقة اكتساب أو فقدان الطاقة من خلال :

1- فذف الكرة , تؤثر على الكرة بقوة فتحرك بإزاحة باتجاه -القوة فيكون قد بذلت شغلاً على الكرة يساوي

W = F dالشغل موجب وتزداد الطاقة حيث الطاقة النهائية أعلى قيمة _ الطاقة الابتدائية = صفر

2- التقاط الكرة : الطاقة الحركية الابتدائية أعلى ما يمكن قبل الالتقاط ,بعد الالتقاط أثرت عليها قوة في الاتجاه المعاكس فبذلت شغلاً سالباً على الكرة حيث الطاقة النهائية = صفر

قانون التقاط وقذف الكرة : KE _f = KE_i + WW = -f d

أنواع الطاقة الحركية

الطاقة الحركية الخطية   

العوامل

1-    الكتلة

2-    السرعة الخطية    

 الطاقة الحركية الدورانية

   العوامل

1-    السرعةالزاوية

2-    توزيع الكتلة

KE = 1/2m v ²

مثال (اكملي الفراغ ) :

1- عندما يدفع غطاساً  لوح الغطس بقدمية الى أسفل فإنه يولد شغلاً بدورة طاقة حركية خطية وطاقة حركية دورانيه .

2- تتولد الطاقة الحركية الخطية للغطس بسبب تغير مركز الكتلة .

3- تتولد الطاقة الحركية الدورانية للغطاس بسبب دوران الغطاس حول مركز الكتلة .

4- عند دخول الغطاس منفرد قدمية داخل الماء فإن له طاقة خطية ويتلى تر طاقة دورانية.

تمارين :

1/106)   m=52kg   V_i=2,5mls   d=24m            :المعطيات

V_F=?     : المطلوب

KE = 1/2 M V²

= 1/2 52 x 0 – 1/2 52x2,5

= 0 – 65

= - 65 J     162,5

= 1/2 m V²

= 1/2 52 x2,5 = 65

2/106 ) m= 875 kg   v_i= 22m/s  v_f=44m/s المعطيات:

KE = ?       المطلوب :

KE = 1/2 m v²

 = 1/2 878 x44 – 1/2 875 x22

= 19250 – 9625

 = 9625 J

تابع التمارين

88/98) IMA₁=3  IMA₂=2  e=60%  F_r=540N  :العطيات

d_r=12

المطلوب :    F_e= ?     d_e= ?    

a)IMA = IMA₁ x IMA₂   = 3 x 2 = 6

b) e =

e=

Fe=

        Fe=

Fe= 150N

                                                                   C) IMA =

de= 6x12=72cm                                6 =

المطلوب : w= ? المعطيات:5/110) m=20kg  h=1,20m

W=Fd       W=mgh  =20x9,8x1,20 = 235,2 J

 

الطاقة المخزنة

                         طرق اختزان الطاقة

1.  الطريقة كيميائية

2.  الطريقة ميكانيكية

طاقة وضع مرونة:

المطاط

طاقة وضع الجاذبية:       

(النابض)الصخور ))

قذف الجسم الى أعلى                                            

                                                  : ( PE ) طاقة الوضع الجاذبية

أي جسم يتحرك بعيداً عن الأرض تختزن في النظام طاقة نتيجة تأثير قوة الجاذبية بين الجسم والأرض تسمى بطاقة الوضع الجاذبية .

تعرف طاقة الوضع الجاذبية :

فيزيائياً : هي الطاقة المختزنة في النظام نتيجة تأثير قوة الجاذبية

رياضياً : هي حاصل ضرب كتلة الجسم في تسارع الجاذبية الأرضية في الارتفاع عن مستوى الإسناد

*PE = mgh         (hالارتفاع (

تعريف مستوى الإسناد : هو المستوى الذي تكون فيه الطاقة الوضع الجاذبية = صفر PE = 0

تتبعي تحول الطاقة عند قذف الكرة الى الأعلى ؟

أعلىمايمكنKE=0 PE=                             PE     KE

حالة سقوط KEPE    W=-mghحالة الصعود

d     F  W=mgh    Fgd

أعلى ما يمكن=KE                             أعلى ما يمكن=KE

PE=0                                                     PE = 0

             مستوى الاسناد

طاقة الوضع المرونة

طاقة المرونة:

تعريفها : هي طاقة مختزنه في الجسم المرن بسبب تغير شكله .

مثال : وتر القوس , كرات المطاط , الأربطة المطاطية .

كيف تتولد : نسحب الوتر  نبذل شغلاً على القوس يخزن الطاقة        تزداد طاقة النظام تسمى طاقة وضع مرونة

املئي الفراغ :

الشغل المبذول على خيط القوس عند سحبة هو شغل موجب وذلك لأن القوة والإزاحة في نفس الاتجاه .

*عندما يثني اللاعب عصا الزانة فإن جزء من الطاقة الحركية تتحرك الى طاقة وضع مرونية وعندما تستقيم العصا تتحول الطاقة وضع مرونية إلى الطاقة حركية ,وضع جاذبية .

شكل آخر للطاقة الوضع كما قدمها أينشتاين :

الكتلة الكتلة بطبيعتها طاقة .

تسمى الطاقة السكونيه : ( E₀ )

رياضياً : حاصل ضرب كتلة الجسم في مربع سرعة الضوءE₀=mc². C = 3 x 10⁸سرعةالضوءC

طاقة الوضع المرونة

قارني بين عصا الزانة قديماً وعصا الزانة الحديثة ؟

من حيث	القفز (بعصا الزانة قديماً )	القفز (بعصا الزانة حديثاً )
مــادة الصـنـع	مصنوعة من الخشب الخيزران أو مواد فلزية	مصـنوعـه من ألـيـاف زجاجيـة
خـاصـيته	قـاسيـة	مـرنـة
انحنـاء العصـا	يصعب انحناء العصا	يسهل انحناء العصا
اختزان الطاقة	لا تختـزن طاقة وضع بشكل كبير	تختـزن طـاقـة وضـع كبـيـرة
قـدرتـها عـلـى الـقـفـز	لا يستطـيع الـلاعـب القـفـز من خلال ارتفـاعـات عـالية	يستطيع اللاعب القفز من خلال ارتفاعات عالية ويسجل ارقام قياسية

                       ***************************

عمل الطالبة: ريما العتيبي.