9 مثال على الضوء إلى الطاقة الميكانيكية: تفسيرات مفصلة


نحن على دراية بـ قانون الحفاظ على الطاقة مما يدل على تحويل شكل من أشكال الطاقة إلى شكل آخر. في هذا المنشور ، دعونا نناقش مثالاً على تحويل الضوء إلى طاقة ميكانيكية.

شرح مفصل عن مثال من الضوء إلى الطاقة الميكانيكية

نحن نعلم أن الضوء يتكون من حزم من جزيئات الطاقة تسمى الفوتونات. عندما تصطدم جسيمات الطاقة الضوئية بالوسط ، يتم تحويلها إلى طاقة مفيدة. نظرًا لأنه يمكن تقسيم الميكانيكية إلى أشكال مختلفة ، فإن استخدام تلك الأمثلة يتم مناقشة شرح موجز لأمثلة من الضوء إلى الطاقة الميكانيكية.

مثال على الضوء للطاقة الميكانيكية
مثال على الضوء للطاقة الميكانيكية

ضوء الشمس يضرب الأرض

الشمس هي المصدر الرئيسي للطاقة الضوئية. عندما يسقط ضوء الشمس على الأرض ، يمكن استخدامه للقيام بالعديد من الأعمال على الأرض. يتحول ضوء الشمس الآن إلى طاقة ميكانيكية مفيدة عندما يضرب الأرض.

سخان ماء شمسي

أحد الأمثلة على المنزل من الضوء إلى الطاقة الميكانيكية هو سخان المياه الشمسي المصمم لغلي الماء باستخدام الألواح الشمسية. عندما يسقط ضوء الشمس على اللوحة ، تمتص اللوحة الإشعاع ويتم تسخين الماء الموجود في الخزان المتصل بالمضخة الدائرية. في هذه العملية يتحول الضوء إلى حرارة. تعتبر الحرارة شكل الطاقة الحركيةوبالتالي يتم تحويل الضوء بنجاح إلى طاقة ميكانيكية في سخان المياه الشمسي.

اعتمادات الصورة: صورة بواسطة راسامويداس تبدأ من Pixabay 

الخلايا الشمسية

تعمل الخلايا الشمسية بشكل مشابه لسخان المياه الشمسي ، ولكن الفرق هو أن الخلايا الشمسية تحول الضوء إلى شحنات كهربائية يمكن استخدامها بعد ذلك للعديد من الأغراض المفيدة. يوفر تحتوي الشحنات الكهربائية على طاقة كامنة والطاقة الحركية ، وبالتالي فإن الطاقة الضوئية المحولة في الخلايا الشمسية تعتبر طاقة ميكانيكية. ومن ثم تشكل الخلية الشمسية مثالًا جيدًا على تحويل الضوء إلى طاقة ميكانيكية.

صاعقة

أثناء المطر نرى البرق في السماء ناتجًا عن تصادم السحب. يتم تحويل الضوء أثناء البرق إلى الشحنات الكهربائية في السماء. ومن ثم فإن البرق هو ظاهرة طبيعية لتحويل الضوء إلى شحنات كهربائية. وبالتالي فإن البرق هو أحد أفضل الأمثلة على تحويل الضوء إلى طاقة ميكانيكية.

اعتمادات الصورة: صورة بواسطة محمد حسن تبدأ من Pixabay 

ضوء الشعلة أثناء إيقاف التشغيل

عندما تقوم بتشغيل المصباح ، فإنه يعطي الضوء. هنا يتم تحويل الشحنات المخزنة في الشعلة إلى طاقة ضوئية. عندما تقوم بإيقاف تشغيل المصباح ، يتم تحويل نبضات الضوء إلى شحنات ذات طاقة كامنة. وهكذا أثناء إطفاء الشعلة ، الضوء يتم تحويل الطاقة إلى ميكانيكية الطاقة.

المايكرويف

يعتبر فرن الميكروويف من الأجهزة المنزلية التي تعتبر مثالاً جيدًا على تحويل الضوء إلى طاقة ميكانيكية. يستخدم فرن الميكروويف تشعيع ضوء منطقة الميكروويف لغرض الخبز. عندما يصطدم إشعاع الميكروويف بالطعام المحتفظ به داخل الفرن ، يتم تحويل الضوء إلى حرارة وبالتالي يتم خبز الطعام. نظرًا لأن الحرارة هي شكل من أشكال الطاقة الحركية ، فإن ضوء فرن الميكروويف يتحول إلى طاقة ميكانيكية.

البناء الضوئي

التمثيل الضوئي هو عملية امتصاص أشعة الشمس من قبل النباتات الخضراء التي يتم تحويلها إلى مواد مغذية ، أي طاقة كيميائية. عندما يمتص النبات ضوء الشمس ، يتفاعل ثاني أكسيد الكربون والماء لتكوين السكر أو الجلوكوز المخزن في أوراق أو جذر النباتات. أثناء هذه العملية ، ينقسم جزيء الماء إلى هيدروجين وأكسجين ويتم إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي. نظرًا لأن التمثيل الضوئي ممكن فقط في وجود ضوء الشمس ، لذلك يمكن التعامل معه كمثال على الضوء إلى الطاقة الميكانيكية.

اعتمادات الصورة: صورة بواسطة ميريو تبدأ من Pixabay 

قطع القطع المعدنية بالليزر

الليزر المستخدم في قطع القطع المعدنية هو مثال على الضوء إلى الطاقة الميكانيكية حيث يتم استخدام شعاع الليزر عالي الكثافة كأداة القطع في هذه العملية. عندما يتم عمل شعاع الليزر عالي الكثافة لضرب المعدن ، ينكسر المعدن إلى قطع. في هذه الحالة ، الليزر هو شكل من أشكال الطاقة الضوئية الذي يكسر المعدن عن طريق تحويل نفسه إلى طاقة ميكانيكية.

شاشة التلفزيون أثناء إيقاف التشغيل

تم إيقاف تشغيل شاشة التليفزيون ، ويعد تحويل الضوء إلى شحنات كهربائية مثالاً على الضوء إلى طاقة ميكانيكية. عند إيقاف تشغيل شاشة التليفزيون تختفي الصور الموجودة على شاشة التليفزيون ، ويرجع ذلك إلى أن الطاقة الضوئية مسئولة عن الصور المعروضة على الشاشة. عند إيقاف تشغيل التلفزيون ، يتم تحويل الضوء إلى نبضات كهربائية يتم تحويلها بعد ذلك إلى شحنات ثابتة تمتلك طاقة كامنة.

جسم الإنسان يمتص أشعة الشمس

بالنسبة لجسم الإنسان ، فيتامين د ضروري جدًا للنمو السليم. ضوء الشمس غني بفيتامين د ، الذي يمتصه جسم الإنسان يتم تحويله إلى طاقة كيميائية ضرورية للجسم للعملية الميكانيكية. وبالتالي فإن ضوء الشمس الذي يمتصه جسم الإنسان هو مثال على الضوء للطاقة الميكانيكية.

يستخدم المثال أعلاه من الضوء إلى طاقة ميكانيكية مبدأ الطريقة غير المباشرة لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة ميكانيكية. هناك بعض الأمثلة على تحويل الضوء إلى طاقة ميكانيكية حيث يتم تحويل الضوء مباشرة إلى طاقة ميكانيكية. بعض هذه الأمثلة مذكورة أدناه.

ملاقط بصرية

اختراع حديث فاز بجائزة نوبل في 2018 هو الملقط البصري. تعتبر الملاقط الضوئية مثالاً على تحويل الضوء إلى طاقة ميكانيكية بطريقة مباشرة. تتكون الملاقط الضوئية من أشعة الليزر التي تولد الفوتونات. يتم التلاعب بهذه الفوتونات عن طريق دفع الجسم المجهري مما يتسبب في حركة الجسم بطريقة غير ملامسة. باستخدام شعاع الليزر فقط ، تكون الجسيمات قادرة على التحرك في ملاقط بصرية.

محرك ليزر

تعد محركات الليزر أفضل مثال على تحويل الضوء إلى طاقة ميكانيكية. يتكون محرك الليزر من مجموعتين من الليزر للإشعاع. تعمل نبضات الليزر المشععة على تشغيل المحرك عن طريق تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة حركية. لأن الطاقة الحركية هي نوع من الطاقة الميكانيكية. وهكذا يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة ميكانيكية مفيدة.

مطحنة خفيفة

تسمى طاحونة الضوء أيضًا باسم Crooker Radiometer ، وتحول الطاقة الضوئية إلى طاقة ميكانيكية باستخدام مبدأ تأثير التسخين التفاضلي. تتكون من لمبة زجاجية محكمة الإغلاق والتي تكون مفرغة جزئيا ، وتستخدم لتعكس ضوء الحديقة. كما أنها مزودة بزوج من الريش التي يتم تدويرها عند تعرضها للضوء وبالتالي ينتج عنها إشعاع كهرومغناطيسي عالي الكثافة حيث يصبح الدوران أسرع.

كيرثي مورثي

أنا Keerthi K Murthy ، لقد أكملت التخرج في الفيزياء ، مع التخصص في مجال فيزياء الجوامد. لطالما اعتبرت الفيزياء كموضوع أساسي مرتبط بحياتنا اليومية. كوني طالب علوم أستمتع باستكشاف أشياء جديدة في الفيزياء. ككاتب ، هدفي هو الوصول إلى القراء بالطريقة المبسطة من خلال مقالاتي. تصلني - keerthikmurthy24@gmail.com

آخر المقالات