قوانين طاقة الحركة
تشير طاقة الحركة إلى الكائنات أو الأجسام التي تحتوي على حركة سواء كانت حركة رأسية أو أفقية وسنتعرف خلال مقالنا التالي على قوانين طاقة الحركة .
قوانين طاقة الحركة
– ماهي الطاقة الحركية وأشكالها
الطاقة الحركية (KE) يمتلكها الكائن بسبب حركته ويتم تعريفها على أنه العمل اللازم لتسريع كتلة جسم معينة من وضع السكون إلى السرعة المعلنة.
تتعدد أشكال الطاقة الحركية وتشمل الاهتزاز (الطاقة الناتجة عن الحركة الاهتزازية)، الدوران (الطاقة الناتجة عن الحركة الدورانية)، والإنتقال (الطاقة الناتجة عن الحركة والإنتقال من موقع إلى آخر).
قوانين الطاقة
– القانون الأول الطاقة الحركية للجسم تتناسب طرديا مع مربع السرعة
توصف الطاقة الحركية بانها طاقة حركية متعدية وهي الطاقة الحركية المرتبطة بالحركة المستقيمة، لجسم صلب مع كتلة ثابتة ويتحرك مركز كتلته بخط مستقيم مع السرعة و يعتمد عليها الجسم وفقا لمتغيرين: كتلة (م) الكائن وسرعة (v) الكائن.
تستخدم المعادلة التالية لتمثيل الطاقة الحركية (KE) لكائن ما.
KE = 0.5 • م • v2 حيث (م) تمثل كتلة الجسم و (ت) تمثل سرعة الكائن
تكشف هذه المعادلة أن الطاقة الحركية لجسم ما تتناسب طرديا مع مربع سرعته. هذا يعني أنه من أجل زيادة مضاعفة السرعة، ستزيد الطاقة الحركية بمعامل أربعة.وفقا لذلك عند زيادة السرعة ثلاثة أضعاف، ستزيد الطاقة الحركية بمعامل تسعة. ولزيادة السرعة بأربعة أضعاف، ستزيد الطاقة الحركية بمعامل ستة عشر.
تعتمد الطاقة الحركية على مربع السرعة. فليست المعادلة مجرد وصفة لحل المشكلات الجبرية، ولكنها أيضًا دليل للتفكير في العلاقة بين الكميات.
الطاقة الحركية تزداد مع مربع السرعة، فإن الجسم الذي يضاعف سرعته لديه أربعة أضعاف الطاقة الحركية. على سبيل المثال، تتطلب السيارة التي تسير مرتين أسرع من الأخرى أربعة أضعاف المسافة التي يجب إيقافها، مع افتراض قوة كبح ثابتة.
– الطاقة الحركية كمية عددية. وليس لديها اتجاه.
على عكس السرعة والتسارع والقوة والزخم، يتم وصف الطاقة الحركية لجسم ما تمامًا من حيث الحجم وحده. مثل العمل والطاقة المحتملة، فإن وحدة القياس للطاقة الحركية هي الجول. كما يمكن أن تكون ضمنية بالمعادلة المذكورة، فإن 1 جول تعادل 1 كجم * (م / ث) ^ 2.
قوانين الطاقة الحركية للأجسام الصلبة
في الميكانيكا الكلاسيكية، تعتمد الطاقة الحركية لجسم نقطة (كائن صغير جدًا بحيث يمكن افتراض وجود كتلته في نقطة واحدة)، أو يعتمد جسم صلب غير دوار على كتلة الجسم بالإضافة إلى سرعته.
– القانون الأول الطاقة الحركية تساوي 1/2 ناتج الكتلة ومربع السرعة.
المعادلة
{\ displaystyle E _ {\ text {k}} = {\ tfrac {1} {2}} mv ^ {2}} E _ {\ text {k}} = {\ tfrac {1} {2}} mv ^ { 2}
- حيث {\ displaystyle m} m هي الكتلة و {\ displaystyle v} v تمثل سرعة الجسم.
- في وحدات SI، تقاس الكتلة بالكيلوغرام، والسرعة بالأمتار في الثانية، وتكون الطاقة الحركية الناتجة بالجول.
- على سبيل المثال، يمكن للمرء أن يحسب الطاقة الحركية لكتلة 80 كجم (حوالي 180 رطلاً) تسير بسرعة 18 مترًا في الثانية (حوالي 40 ميلًا في الساعة ، أو 65 كم / ساعة)
-
قوانين طاقة الحركة
– القانون الثاني الطاقة الحركية =القوة الصافية × الإزاحة
تتساوى الطاقة الحركية لجسم متحرك الوقت المطلوب لإحضاره من السكون إلى تلك السرعة، أو العمل الذي يمكن للكائن القيام به أثناء استعادته
{\ displaystyle Fs = {\ tfrac {1} {2}} mv ^ {2}} Fs = {\ tfrac {1} {2}} mv ^ {2}= الطاقة الحركية
القانون الثالث ترتبط الطاقة الحركية للجسم بزخمه من خلال المعادلة:
{\ displaystyle E _ {\ text {k}} = {\ frac {p ^ {2}} {2m}}} E _ {\ text {k}} = {\ frac {p ^ {2}} {2m}}
- الطاقة الحركية الإنتقالية للجسم تساوي نصف ناتج كتلته،( م )، ومربع سرعته( v ) أومجموعهما معا
- هذه الصيغة صالحة فقط للسرعات المنخفضة إلى العالية نسبيًا؛ أما بالنسبة للجزيئات عالية السرعة فإنها تعطي قيمًا صغيرة جدًا.
- عندما تقترب سرعة جسم ما من سرعة الضوء (3 × 108 متر في الثانية ، أو 186000 ميل في الثانية)، يجب زيادة كتلته، ويجب استخدام قوانين النسبية. التي تتمثل صيغته في أن الطاقة الحركية النسبية تساوي الزيادة في كتلة الجسيم أكثر من تلك التي تضاعفت عندها في مربع سرعة الضوء.
القانون الرابع
بالنسبة للجسم الدوار، تتوافق لحظة الجمود، (I) مع الكتلة، وسرعة الزاوية (ω) تقابل السرعة الخطية وفقًا لذلك، فإن الطاقة الحركية الدورانية تساوي نصف ناتج لحظة الجمود ومربع سرعة الزاوية
