10+ أمثلة على طاقة وضع الجاذبية

مصدر الصورة: pxhere

نعلم جميعًا أن الوزن الكبير الذي يتم رفعه فوق رأس شخص ما يمثل وضعًا محفوفًا بالمخاطر نظرًا لأن كل ما يؤمن الوزن ضد الجاذبية قد يفشل.

نحن مهتمون بقدرة الجاذبية الكامنة للوزن ، والمثبتة في جسم نتيجة موقعه الرأسي أو قوة جاذبية الجسم للأرض. كتلة الجسم وارتفاعه فوق نقطة الصفر المرجعية هما العاملان المحددان لطاقة وضع الجاذبية. تسرد هذه المقالة بعض الأمثلة الشائعة عن الجاذبية الطاقة الكامنة في حياتنا اليومية.

رفع الجسم إلى ارتفاع

المقدمة نفسها تعطي مقدمة لهذا المثال.

تخيل كتلة م يتم رفعها عموديًا من خلال ارتفاع h مقابل الجاذبية ، عبر نظام من البكرات. هنا ، القوة التي تمارس برفع الصندوق والقوة التي تمارسها الجاذبية ، Fg، متساوون. ومن ثم ، فإن صافي العمل المنجز يساوي طاقة وضع الجاذبية ويتم حسابه بضرب كمية قوة الجاذبية ، Fg، بالمسافة الرأسية ، h ، التي غطاها الوزن.

الانسحاب من هؤلاء القوات يجب أن يتسبب في سقوط الجسم مرة أخرى إلى الأرض ، وبالتالي تحويل طاقة وضع الجاذبية إلى طاقة حركية. الجاذبية الطاقة الكامنة على ارتفاع محدد من المفترض أن تظل h ثابتة. إن صفر طاقة وضع الجاذبية هي بشكل مثير للاهتمام قيمة عشوائية. الجاذبية السالبة يمكن رؤية الطاقة الكامنة تحت نقطة الصفر ، والتي يشار إليها أيضًا باسم المرجع.

المياه خلف جدار السد

يمكن رؤية الطرق غير المباشرة لاستخدام طاقة الجاذبية الكامنة في صناعات الطاقة الكهرومائية.

ينتج تراكم طاقة الجاذبية الكامنة عن الاختلاف في ارتفاع الماء خلف السد الكهرومائي والماء على الجانب الآخر. يؤدي سقوط الماء من ارتفاع إلى تحويل طاقته الكامنة إلى طاقة حركية تدور التوربين لتوليد الكهرباء.

مركبة متوقفة على قمة تل

تنقل السيارة الطاقة الحركية إلى الطاقة الكامنة أثناء صعودها التل.

إن ارتفاع المركبة إلى ارتفاع معين فوق مستوى الأرض قد مكنها من الوصول إلى طاقة وضع الجاذبية mgh ، حيث m هي كتلة السيارة ، و g ثابت الجاذبية ، و h هو الارتفاع الذي تم تحقيقه فوق الأرض.

أمثلة على طاقة وضع الجاذبية
أمثلة على طاقة وضع الجاذبية: سيارة على قمة التل مصدر الصورة: شرح الأشياء

بمجرد أن تبدأ السيارة في النزول إلى أسفل التل ، فإنها تطور سرعتها التي تحول الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية. يتم تحويل الطاقة الكامنة المخزنة في موقع السيارة عند قمة المنحدر إلى الطاقة الحركية.

يو-يو في انتظار الإفراج عنك

يشهد Yo-yo تراكم بعض الطاقة الكامنة قبل إطلاقها.

لليويو طاقة وضع جاذبية أثناء حملها فوق الأرض لأن الجاذبية تسحبها بالفعل إلى أسفل. يتم تحويل هذه الطاقة الكامنة في اليويو إلى طاقة حركية عند إسقاطها ، والتي تنمو مع انخفاض المسافة بين اليويو والأرض. عندما يتم إيقاف اليويو مرة أخرى ، فإنه يحول الطاقة الحركية مرة أخرى ويخزنها كطاقة كامنة.

أمثلة على طاقة وضع الجاذبية: يو يو. مصدر الصورة: يخمر ohareلعبة اليويوCC BY-SA 3.0

مياه النهر في الجزء العلوي من الشلال

توجد طاقة الجاذبية الكامنة في الماء عند قمة شلال مرتفع حقًا.

السرعة العالية للماء المتساقط من أعلى الشلال يحول طاقة الجاذبية الكامنة إلى طاقة حركية. عندما تصطدم المياه المتدفقة من الأعلى بكتلة الماء عند قاعدة الشلال ، تتناثر المياه بعنف وبشكل عشوائي في جميع المناطق.

جزء من الطاقة الحركية التي حصل عليها ماء تتحول الآن إلى طاقة حركية للتوازن الديناميكي. يؤدي هذا إلى رفع الطاقة الداخلية للماء وتسخينه في قاع الشلالات.

كتاب على منضدة على وشك السقوط

كتاب على حافة طاولة ، على بعد لحظات فقط من السقوط يعرض أيضًا طاقة وضع الجاذبية.

يتم معارضة سحب الجاذبية من قبل بعض القوى الخارجية عندما يتم رفع الكتاب فوق الأرض لإبقائه على الطاولة. يوفر سحب الجاذبية للكتاب طاقة جذابة إذا سقط مرة أخرى على الأرض. يتعرض عمل سقوط الكتاب من الجدول للتسارع بسبب الجاذبية التي تتسبب في تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية.

يؤثر ارتفاع الجسم وكتلته وقوته على كل طاقته من الجاذبية أكثر من النقطة المرجعية. وهكذا فإن الكتاب على الطاولة يمتلك طاقة جاذبية أقل من كتاب أعلى مكتب أكبر ، وطاقة جاذبية أقل من كتاب أثقل على طاولة واحدة.

طفل في الجزء العلوي من الشريحة

الطاقة الكامنة للجاذبية هي أي طاقة مخزنة يمكن أن تسقط أو تتحرك.

أي كيان على وشك السقوط يختبر طاقة وضع الجاذبية. يمتلك الشاب طاقة كامنة جاذبية فوق الشريحة في البداية. نظرًا لأنه تم تحويل بعض الطاقة إلى حرارة بسبب الاحتكاك على الشريحة ، فعندما يصل الطفل إلى القاع ، يكون لديه أو لديها طاقة حركية وحرارية.

كرة عملاقة لآلة الهدم

يتم تحديد طاقة الجاذبية الكامنة لكرة التدمير من خلال الكتلة الثقيلة للكرة والارتفاع الذي ترتفع إليه الكرة.

توجد علاقة مباشرة بين طاقة الجاذبية الكامنة وكتلة الجسم وكذلك ارتفاعه فوق مرجع الإسناد. يتسبب الارتفاع في زيادة طاقة وضع الجاذبية للجسم.

أمثلة على طاقة وضع الجاذبية: هدم الكرة ؛ مصدر الصورة: ستيفان كوهنتدمير الكرةCC BY-SA 3.0

طفل على أرجوحة

الطفل الذي يستمتع بالتأرجح في حركة ذهاب وإياب يطور طاقة وضع الجاذبية بسبب ارتفاعه فوق الأرض.

يمكن حساب طاقة الجاذبية الكامنة للطفل عن طريق قياس كتلة الطفل وارتفاعه فوق الأرض. تزيد الطاقة الكامنة للجاذبية للجسم من عدد مرات زيادة الارتفاع فوق سطح الأرض.

الفاكهة الناضجة قبل أن تنفصل عن الغصن

تتغير الطاقة الكامنة الحركية والجاذبية لأي جسم يرتفع أو يسقط.

إن قوة الجاذبية هي عامل جذب بين نقطتين أو أكثر أو كتل ضخمة مماثلة لتلك الموجودة بين الكتل والأرض. هذا هو العامل المحدد في وزن وبالتالي ، تمتلك الفاكهة طاقة الجاذبية في هذه الحالة.

أمثلة على طاقة وضع الجاذبية: الفاكهة تتدلى من الشجرة. مصدر الصورة: publicdomainvectors.org

طائر يجلس على غصن شجرة

يمتلك الطائر الجاثم فوق فرع شجرة طاقة وضع جاذبية.

ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه أثناء وجوده على الشجرة ، يكون بعيدًا عن الأرض منه على الأرض.

اناء للزهور يتدلى من على سطح السفينة

مثال آخر هو إناء الزهور المعلق من مرجع.

تمتلك إناء الزهور المعلق طاقة محتملة للجاذبية نظرًا لكتلته على ارتفاع معين من الأرض أو الإسناد.

طائرة تحلق في سماء المنطقة

عندما تقلع الطائرة ، تصدر المحركات طاقة كيميائية من حيث الوقود الذي يتحول إلى طاقة ميكانيكية أثناء الرحلة ، والتي تدفع العمليات الميكانيكية مثل دوران شفرات المروحة أو المراوح وما إلى ذلك.

تولد الطاقة الميكانيكية قوة دفع ، مما يزيد من سرعة الطائرة. يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حركية عندما تزداد سرعة الطائرة. عندما تبدأ الطائرة في الارتفاع ، تبدأ هذه الطاقة الميكانيكية في التحول إلى طاقة وضع الجاذبية.

أمثلة على طاقة وضع الجاذبية: إقلاع الطائرة ؛ مصدر الصورة: pixabay
انتقل إلى الأعلى