طاقة وضع الجاذبية إلى الطاقة الحركية: كيفية التحويل ، ومتى ، وأين ، وأمثلة وحقائق


 

هنا في هذه المقالة سيتم توضيح عملية تحويل طاقة وضع الجاذبية إلى طاقة حركية مع أمثلةها.

من الأرض إذا تم رفع الكرة إلى ارتفاع فوق الأرض ، فإن الطاقة التي تم الحصول عليها من هذا التغيير في الموضع يتم تخزينها على أنها طاقة الجاذبية الكامنة داخل الجسم وبعد ذلك عندما تتحرك الكرة لأسفل على الأرض تتحول طاقة وضع الجاذبية إلى الطاقة الحركية.

كيف يرتبط جهد الجاذبية والطاقة الحركية؟

يكتسب الجسم الطاقة الحركية بسبب حركته وتكتسب الطاقة الكامنة بسبب موقعه. إذا تم إلقاء الجسم في الاتجاه التصاعدي ، فإنه يظل في حالة راحة لفترة في الهواء. ثم يتم تخزين الطاقة الكامنة المكتسبة بسبب قوة الجاذبية في ذلك الجسم.

 إنه المثال الأكثر شيوعًا للطاقة الكامنة للجاذبية لتغير الطاقة الحركية. بعد ذلك عندما يتحرك الجسم ، تتحول هذه الطاقة المخزنة إلى طاقة حركية.

عندما كان الجسم محبوسًا في الهواء ، كانت طاقة وضع الجاذبية القصوى ، وكانت الطاقة الحركية صفراً. بعد الوصول إلى الأرض ، يتم تغيير طاقة وضع الجاذبية تمامًا إلى طاقة حركية مما يجعلها أقصى طاقة.

كيف يتم تحويل طاقة الجاذبية الكامنة إلى طاقة حركية؟

يمكننا توضيح ذلك بالمثال الموضح أعلاه. عندما يبدأ الجسم في السقوط من موضع الذروة ، تتحول طاقة وضع الجاذبية المخزنة فيه ببطء إلى طاقة حركية.

عندما يقترب الجسم من الأرض ، يتم استخدام سرعته في الزيادة مما يؤدي بدوره إلى زيادة الطاقة الحركية وتقليل طاقة الجاذبية الكامنة. في النهاية عندما يلامس الجسد الأرض كلها طاقة الجاذبية الكامنة تتحول إلى الطاقة الحركية مما يجعلها الحد الأقصى.

طاقة وضع الجاذبية إلى طاقة حركية
طاقة وضع الجاذبية إلى الطاقة الحركية من ويكيبيديا

متى يتم تحويل طاقة وضع الجاذبية إلى طاقة حركية؟

إذا كان رجل يقف على سطح مبنى ممسكًا بحجر في يده ، ففي هذه اللحظة من الوقت يكون للحجر أقصى طاقة وضع للجاذبية وطاقة حركية صفرية.

كلما رمى الحجر يبدأ في السقوط بحرية نحو الأرض. الآن تبدأ طاقة وضع الجاذبية في التحول إلى طاقة حركية. أثناء تحركها لأسفل ، تتحول طاقة وضع الجاذبية ببطء إلى طاقة حركية.

في اللحظة التي تلامس فيها الأرض ، تصبح طاقة الجاذبية الكلية صفراً تماماً بينما تصبح الطاقة الحركية قصوى.

أين يتم تحويل طاقة وضع الجاذبية إلى طاقة حركية؟

يجب ألا يكون هناك صندوق بوزن W = mg. يتم الاحتفاظ بها على الأرض. الآن إذا تم رفعه إلى ارتفاع h فسوف يكتسب بعض طاقة الجاذبية الكامنة لـ PE = mgh. سيتم تخزين هذه الطاقة الكامنة في الصندوق. إذا تمت إزالة القوة المؤثرة على الصندوق بسبب تأثير الرفع ، فسيبدأ الصندوق في السقوط على الأرض.

بسبب انخفاض الطاقة الكامنة فيه تتحول إلى طاقة حركية تمامًا.

الجاذبية الطاقة الكامنة إلى صيغة الطاقة الحركية؟

صيغة تحويل طاقة وضع الجاذبية (mgh) إلى طاقة حركية (½mv ^ 2) هي ،

                                                                  mgh = mv ^ 2

طاقة الجاذبية الكامنة إلى كفاءة الطاقة الحركية

عندما تكون الأفعوانية في الموضع العلوي للمسار ، فإنها تكتسب طاقة وضع الجاذبية (PE) والتي تتحول إلى طاقة حركية (KE) عندما تتحرك لأسفل. وفقًا للصيغة الرياضية للكفاءة ،

                                                  الكفاءة = Eout / Ein X 100%

هنا Eout هي طاقة الخرج التي هي KE و Ein هي طاقة الإدخال التي هي PE

وبالتالي ،                            الكفاءة = KE / PE X 100٪

طاقة الجاذبية الكامنة لأمثلة الطاقة الحركية

أكثر من 20 اعوام في خدمة الزبائن بكل فخر طاقة وضع الجاذبية لأمثلة الطاقة الحركية مع الرسوم التوضيحية التفصيلية الخاصة بهم مذكورة أدناه:

عصفور على شجرة

من أكثر الأمثلة شيوعًا على تحول طاقة وضع الجاذبية إلى طاقة حركية حركة طائر جالس على فرع شجرة. عندما يجلس الطائر على الشجرة فوق ارتفاع من الأرض يكتسب طاقة وضع الجاذبية. تتغير هذه الطاقة الكامنة إلى الطاقة الحركية عندما يطير الطائر إلى الأسفل.

إناء للزهور يتدلى من الشرفة

عندما يتحرك إناء الزهور المعلق من الشرفة لأسفل ، يحدث تحول طاقة وضع الجاذبية المخزنة إلى طاقة حركية.

تفاحة تتحرك للأسفل بحرية

عندما تتدلى تفاحة من فرع شجرة لديها طاقة وضع جاذبية مخزنة فيها. تتحول هذه الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية عندما تبدأ التفاحة في السقوط بحرية.

طائرة عائدة إلى الأرض

في طائرة عائدة إلى الأرض ، تحدث طاقة وضع الجاذبية لتحويل الطاقة الحركية.

السفينة الدوارة

عندما تصل الأفعوانية إلى موضع الذروة ، يكون لديها أقصى طاقة محتملة للجاذبية. عندما تبدأ في التحرك لأسفل ، تبدأ هذه الطاقة الكامنة في التحول إلى طاقة حركية ببطء.

تحويل الطاقة في قطار الملاهي من ويكيبيديا

رفع الكرة

عندما ترفع الكرة إلى ارتفاع فإنها تكتسب طاقة وضع الجاذبية التي تتحول إلى طاقة حركية عندما تتحرك الكرة لأسفل دون تأثير قوة.

سد الماء

يحتوي الماء الموجود في السد المائي على أقصى طاقة محتملة للجاذبية. هذه الطاقة الكامنة للجاذبية تتغير تمامًا إلى الطاقة الحركية عندما يصل الماء إلى الأرض.

سد المياه من ويكيبيديا

بندول

في البندول يحدث التحول المتزامن لطاقة وضع الجاذبية إلى طاقة حركية.

تحويل الطاقة في البندول من ويكيبيديا

حركة كرة سلة

هذا مثال آخر حيث تحدث طاقة الجاذبية الكامنة لتحويل الطاقة الحركية.

وزن مرتفع

الوزن الذي يتم رفعه على ارتفاع فوق سطح الأرض عند بدء السقوط ، يتم تخزين طاقة الجاذبية الكامنة لتحويل الطاقة الحركية.

سيارة متوقفة على قمة تل

عندما تسقط سيارة متوقفة في قمة تل إلى أسفل ، تتحول طاقة وضع الجاذبية المخزنة فيها عندما تكون في حالة سكون إلى طاقة حركية.

يويو

عندما يكون اليويو ثابتًا فوق الأرض ، فإنه يكتسب طاقة وضع الجاذبية التي تتحول إلى طاقة حركية عندما تبدأ في السقوط بسبب قوة الجاذبية.

حركة الماء في الشلال

قبل أن يبدأ الماء في الشلال في السقوط على المستوى ، يظل في حالة سكون. لذلك فهي تكتسب طاقة وضع الجاذبية. عندما يتعلق الأمر بالحركة ، تتغير هذه الطاقة المخزنة إلى طاقة حركية.

كتاب موضوع على طاولة

الكتاب الذي يتم الاحتفاظ به على حافة طاولة يكتسب طاقة وضع الجاذبية بسبب موقعه. تتحول هذه الطاقة إلى طاقة حركية عندما تبدأ في الانخفاض.

سقوط طائرة ورقية بحرية

الطائرة الورقية التي تتساقط بحرية هي أيضًا أمر شائع مثال على تحويل الطاقة الكامنة الجاذبية للطاقة الحركية.

رمي الحجر في الهواء

يحدث تحول طاقة وضع الجاذبية إلى طاقة حركية في هذه الحالة.

حركة الكرة الثقيلة لآلة الهدم

كونها في وضع مرتفع ، تخزن الكرة الثقيلة لآلة الهدم طاقة الجاذبية الكامنة فيها. تتحول هذه الطاقة إلى طاقة حركية عندما تسقط هذه الكرة.

تحول الطاقة في حركة الكرة الثقيلة لآلة الهدم تبدأ من ويكيبيديا

أرجوحة

عندما يكون في حالة سكون ، فإنه يكتسب طاقة وضع الجاذبية التي تتحول إلى طاقة حركية في وقت تأرجح الطفل.

تحول الطاقة في البديل من ويكيبيديا

مصعد يسقط بحرية

المصعد الذي يسقط بحرية هو أيضًا مثال على طاقة الجاذبية الكامنة للطاقة الحركية.

هطول الأمطار

في قطرات المطر السقوط الحر ، يتم تغيير طاقة الجاذبية الكامنة إلى طاقة حركية.

عنكيتا بيسواس

مرحباً ... أنا أنكيتا بيسواس. لقد حصلت على درجة البكالوريوس في الفيزياء بمرتبة الشرف وماجستير في الإلكترونيات. أعمل حاليًا مدرسًا للفيزياء في مدرسة ثانوية عليا. أنا متحمس جدًا لمجال فيزياء الطاقة العالية. أحب أن أكتب مفاهيم فيزيائية معقدة بكلمات مفهومة وبسيطة. دعنا نتواصل عبر LinkedIn:

آخر المقالات