وكما تنص المعادلة فمجموع طاقة حركة الجسم وطاقة وضعه ثابت، وهي طاقته الميكانيكية. تتغير طاقة الوضع لجسم بتغير ارتفاعه عن سطح الأرض. فإذا افترضنا مؤقتا أن طاقة الوضع لجسم على سطح الأرض تساوي صفرا، ثم قمنا بقذف حجر عموديا إلى أعلى، يبدأ الجسم بطاقة حركة عالية وما يلبث أن تهدأ سرعته رويدا رويدا بفعل الجاذبية أو الثقالة وتتحول طاقة حركته خلال ارتفاعه إلى طاقة وضع. حتى إذا وصل الحجر إلى أقصى ارتفاع له تكون كل طاقة حركته قد تحولت إلى طاقة وضع. ويبدأ الحجر بفعل طاقة الوضع التحرك ثانيا إلى أسفل حيث تزداد سرعته إلى أن يلتقي بالأرض، عندئذ تكون طاقة وضعه (التي اكتسبها في العلاء) قد تحولت إلى طاقة حركة ثانيا. وباصتدامه بالأرض تتحول طاقة حركته فورا إلى طاقة حرارية. وهذا يحقق قانون انحفاظ الطاقة. وفي كل نقطة من مسار الحجر أثناء الصعود والهبوط يكون مجموع طاقة حركته وطاقة وضعه ثابتا. أي إذا تزايدت واحدة تنقص الأخرى بنفس القدر. وتـُقاس طاقة الوضع مثلما تقاس طاقة الحركة، بوحدة كيلوجرام. 2 متر. −2 ثانية أو جول. صور لتحول الطاقة الميكانيكية [ عدل] تحويل ميكانيكي - حراري، مثل تحول طاقة حركة مركبة الفضاء عند عودتها إلى الأرض، إذ يُنتج احتكاكها الشديد بالغلاف الجوي حرارة عالية.
في ورقة التدريب هذه، سوف نتدرَّب على حساب طاقة الوضع المرنة المخزَّنة في الزنبركات التي ليست عند وضع الاتزان. س١: تحتوي المفاتيح الموجودة بلوحة مفاتيح جهاز كمبيوتر على زنبركات صغيرة تنضغط بمقدار 4. 8 mm عندما يتم الضغط على أحد المفاتيح. في يوم مُعيَّن، تم الضغط 12 500 ضغطة على لوحة المفاتيح. ثابت المرونة لكلِّ زنبرك من الزنبركات الموجودة بالمفاتيح يساوي 2. 5 N/m. ما مقدار الطاقة اللازمة للقيام بهذا العدد من ضغطات المفاتيح؟ س٢: زنبرك ثابته 16 N/m يحتوي على طاقة مُخزَّنة مقدارها 98 J عند تمدُّده. ما مقدار استطالة الزنبرك؟ س٣: خُزِّنت طاقة مقدارها 50 J في زنبرك عند استطالته بمقدار 2. 5 m. ما ثابت الزنبرك؟ س٤: تمدد زنبرك ثابته 80 N/m بمقدار 1. ما مقدار الطاقة المخزَّنة في الزنبرك المتمدد؟ س٥: الكمية 𝐸 هي طاقة الوضع المرنة لزنبرك عند تمدُّده أو انضغاطه. أيُّ المعادلات التالية توضِّح بشكل صحيح العلاقة بين 𝐸 ، وثابت الزنبرك 𝑘 ، والتغيُّر في طول الزنبرك 𝑥 من طوله في حالة الاتزان؟ أ 𝐸 = 1 2 𝑘 𝑥 ب 𝐸 = 1 2 𝑘 𝑥 ج 𝐸 = 1 2 𝑘 𝑥 د 𝐸 = 𝑘 𝑥 ه 𝐸 = 𝑘 𝑥 س٦: يستلقي رجل وزنه 900 N على مرتبة مدعومة بواسطة زنبركات.
x²/2 وعند السماح للجسم المنضغط بالحركة تتحول تلك الطاقة المخزونة طاقة الوضع إلى طاقة حركة. 2-الطاقة الكامنة الثقالية وترتبط بارتفاع الجسم عن الأرض: عندما يكون جسم كتلته M على ارتفاع H من سطح الأرض ، نقول أنه يخزن طاقة كامنة ثقلية طاقة الوضع مقدارها: Ep= M. g. H حيث M تمثل كتلة الجسم بالكيلوجرام H ارتفاع الجسم عن سطح الأرض بالمتر g عجلة الجاذبية الأرضية نيوتن /كيلوجرام ( N/Kg) وتُعطى الطاقة الميكانيكية بالمعادلة: E = Ep + Ek حيث Ek طاقة الحركة, Ep طاقة الوضع للجسم. وكما تنص المعادلة فمجموع طاقة حركة الجسم وطاقة وضعه ثابت ، وهي طاقته الميكانيكية. تتغير طاقة الوضع لجسم بتغير ارتفاعه عن سطح الأرض. فإذا افترضنا مؤقتا أن طاقة الوضع لجسم على سطح الأرض تساوي صفرا ، ثم قمنا بقذف حجر عموديا إلى أعلى ، يبدأ الجسم بطاقة حركة عالية وما يلبث أن تهدأ سرعته رويدا رويدا بفعل الجاذبية أو الثقالة وتتحول طاقة حركته خلال ارتفاعه إلى طاقة وضع. حتى إذا وصل الحجر إلى أقصى ارتفاع له تكون كل طاقة حركته قد تحولت إلى طاقة وضع. ويبدأ الحجر بفعل طاقة الوضع التحرك ثانيا إلى أسفل حيث تزداد سرعته إلى أن يلتقي بالأرض ، عندئذ تكون طاقة وضعه (التي اكتسبها في العلاء) قد تحولت إلى طاقة حركة ثانيا.
Cos 0= - m. h \] علاقة الشغل بطاقة الوضع المرونية طاقة الوضع المرونية: هي الطاقة التي يختزنها الجسم المرن نتيجة وضع جسيماته من بعضها البعض \[∆U_s = U_{s2} -U_{s1} \] \[∆U_s =\int_{{\, X_0}}^{{\, X}}\] \[∆U_s =\int_{{\, X_0}}^{{\, X}}-(-K. X)\] \[∆U_s =K\int_{{\, X_0}}^{{\, X}}\] \[∆U_s =K[\frac{X^2}{2}]_{\, X_0}^{\, X}\] \[∆U_s =\frac{1}{2}K. X^2-\frac{1}{2}K. {X_0}^2\] مثال 2) نابض ثابت الصلابة له k = 10 ( N / m) ما مقدار الشغل اللازم حتى يستطيل بمقدار 0. 4 متر طاقة الوضع والقوة ( تم الحصول على طاقة الوضع من خلال إجراء عملية تكامل سالب الشغل ( تغير القوة مضروب بتغير الازاحة 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 المصدر اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location
مكابح السيارة تتحرك سيارة وزنها 14700 بسرعة 25 m/s ، وفجأة استخدم السائق المكابح ، وأخذت السيارة في التوقف ، كما في الشكل 4-16. فإذا كان متوسط قوة الاحتكاك بين عجلات السيارة والطريق تساوي 7100 N فما المسافة التي تتحركها السيارة قبل أن تتوقف ؟ 60. تتحرك عربة صغيرة كتلتها 15. 0 kg بسرعة متجهة مقدارها 7. 50 m/s على مسار مستو ، فإذا أثرت فيها قوة مقدارها 10. 0N فتغيرت سرعتها وأصبحت 3. 20 m/s. ما مقدار: a. التغير في الطاقة الحركية للعربة ؟ b. الشغل المبذول على العربة ؟ c. المسافة التي ستتحركها العربة خلال تأثير القوة ؟ 61. يتسلق علي حبلا في صالة اللعب مسافة 3. 5 m. ما مقدار طاقة الوضع التي يكتسبها إذا كانت كتلته 60. 0kg ؟ 62. البولنج احسب الزيارة في طاقة الوضع لكرة بولنج كتلتها 6. 4 kg عندما ترفع 2. 1 m إلى أعلى نحو رف الكرات. 63. احسب التغير في طاقة الوضع لخديجة عندما تهبط من الطابق العلوي إلى الطابق السفلي مسافة 5. 50 m ، علما بأن وزنها 505 N ؟
القمر الصناعي مثال على النظام الميكانيكي. يقصد عادة بالطاقة الميكانيكية لجسم ما مجموع طاقة حركته وطاقة الوضع. [1] [2] وللتفريق بين الطاقة الميكانيكية وغيرها من أنواع أخرى للطاقة، نذكر هنا عدة من تلك الأنواع الأخرى: طاقة داخلية وهي طاقة تتعلق بالحالة المجهرية للجسم، وحركة الجزيئات فيه. طاقة كيميائية وهي تتمثل في الطاقة المخزونة في الأربطة بين الذرات في الجزيئات. طاقة نووية وهي التآثر القوي بين البروتونات والنيوترونات في أنوية الذرات. طاقة إشعاعية وهي طاقة كهرومغناطيسية تنشأ عن تغير المجال الكهربائي أو المجال المغناطيسي وتظهر على هيئة فوتونات طاقة الإلكترونات في الذرة حيث تتخذ كمات محدودة(quanta) في المدارات حول النواة. وهذه تُدرس في ميكانيكا الكم ونستعرض هنا الطاقة الميكانيكية: 1- الطاقة الكامنة المرونية وترتبط باستطالة الجسم المرن أو انضغاطه. و عندما يستطيل أو ينضغط الجسم المرن بمقدار x حيث ثابت مرونته k، فإنه يخزن طاقة كامنة مرونية مقدارها: Epe=k. x²/2 وعند السماح للجسم المنضغط بالحركة تتحول تلك الطاقة المخزونة طاقة الوضع إلى طاقة حركة. 2-الطاقة الكامنة الثقالية وترتبط بارتفاع الجسم عن الأرض: عندما يكون جسم كتلته m على ارتفاع h من سطح الأرض ، نقول أنه يخزن طاقة كامنة ثقلية طاقة الوضع مقدارها: Ep= m. g. h حيث m تمثل كتلة الجسم بالكيلوجرام h ارتفاع الجسم عن سطح الأرض بالمتر g عجلة الجاذبية الأرضية نيوتن /كيلوجرام (N/Kg) وتُعطى الطاقة الميكانيكية بالمعادلة: E = Ep + Ek حيث Ek طاقة الحركة ، Ep طاقة الوضع للجسم.