هل الطاقة الحركية محفوظة: لماذا ومتى وحقائق مفصلة وأسئلة وأجوبة


في الفيزياء ، يتم حفظ العديد من الكميات. في هذا المنشور ، سنتعامل مع الطاقة الحركية المحفوظة بالتفصيل.

يشير مصطلح الحفظ في الفيزياء إلى كمية لا تتغير. عندما تكون هناك حركة ، يكون KE موجودًا فيها. في حالة حدوث تصادم ، يكون KE قبل الاصطدام وبعده مختلفًا. يعتمد الحفاظ على KE لظروف مختلفة على العوامل الخارجية التي تعمل على كائن ما.

حان الوقت الآن لمعرفة ما إذا كان يتم الحفاظ على الطاقة الحركية من خلال دراسة الظروف المختلفة بالتفصيل لأنها تمثل التركيز الأساسي للبريد.

يتم حفظ الطاقة الحركية الدورانية?

يتم حفظ الطاقة الحركية حتى في الدوران حركة كائن.

نحن نعلم أن الطاقة الحركية يتم حفظها في الترجمة أو حركة خطية، ونكتشف ذلك باستخدام الصيغة KE = 1 / 2mv2. وبالمثل ، حتى في الحركة الدورانية ، يتم الحفاظ على KE ، ويُعرف باسم الطاقة الحركية الدورانية. هنا تتحول الطاقة إلى حرارة عند حدوث الاحتكاك.

حان الوقت الآن لمعرفة ما إذا كانت الطاقة الحركية محفوظة في التصادم المائل.

هي الطاقة الحركية المحفوظة في الاصطدام المائل?

سيحافظ على الطاقة الحركية لنظام الأجسام في الاصطدام المائل إذا كان مرنًا.

في حالة الاصطدام المائل ، فإن الكائن الموجود في الموضع الثابت سيمتلك بعض السرعة التي ستكون طبيعية للجسم الأولي. نظرًا لأن التصادم سيكون مرنًا ، فسيتم الحفاظ على المقدار الإجمالي للزخم والطاقة الحركية (KE) لنظام الكائنات.

هي الطاقة الحركية المحفوظة
الصورة: تصادم مائل

إذا كان الاصطدام غير مرن ، فسوف تتحول KE إلى صوت أو حرارة ولا يتم حفظها.

هي طاقة حركية محفوظة في نظام معزول?

في نظام معزول، يتم الحفاظ على الطاقة الحركية لنظام الأشياء.

نظام العناصر المعزول هو نظام لا يتأثر بالتأثيرات الخارجية التي تؤدي إلى تغيير زخم النظام. يتم الحفاظ على الطاقة الحركية في نظام معزول منذ العوامل الأخرى مثل المقاومة ؛ الاحتكاك لا يؤثر عليه. يتحول KE بداخله إلى أشكال مختلفة ويبقى داخل نظام معزول.

الآن دعونا نركز على الجوانب التي تخبرنا كيف تكون الطاقة الحركية محفوظة في الزخم الزاوي.

هي الطاقة الحركية المحفوظة في الزخم الزاوي?

بشكل عام ، عندما يعمل الزخم الزاوي على جسيم ، يتم الحفاظ عليه ، لكن الطاقة الحركية لهذا الجسم لن يتم حفظها.

  • الزخم الزاوي و KE يتناسبان عكسيا مع بعضهما البعض. إذا كان هناك تصادم بين الأشياء وكان غير مرن ، فلن يتم حفظ KE ، ولكن سيتم الحفاظ على الزخم الزاوي لهذا الكائن في النظام لأنه لن يكون هناك عزم دوران لأن القوة الخارجية غير متوازنة.
  • الطاقة الحركية لا تفعل ذلك عادة الحفاظ على الزخم الزاوي.

 الآن ، دعونا نركز على KE المحفوظة في الحركة الدورانية.

هي الطاقة الحركية المحفوظة في الحركة الدورانية?

نعلم أنه في الحركة الدورانية ، يتم الحفاظ على الطاقة الحركية للجسيم أثناء الحركة.

كما هو الحال في الحركة الخطية ، يتم حفظ KE. وبالمثل ، يتم حفظ الطاقة الحركية في الحركة الدورانية للجسم. هنا تُعرف الطاقة الحركية بالطاقة الحركية الدورانية لأنها تحدث بسبب دوران الجسم ، وهي أحد مكونات KE الكلي.

يمكن الحفاظ على KE لظروف مختلفة من خلال النظر في العوامل التي تؤثر على نظام الكائنات.

متى يتم حفظ الطاقة الحركية?

إذا كان نوع الاصطدام مرنًا ، فسيتم الحفاظ على الطاقة الحركية.

  • في تصادم مرن، عندما يصطدم الجسمان ببعض الكتل ، لا يلتصقان ببعضهما البعض أو يتشوهان أثناء الاصطدام ، أي أن KE قبل وبعد عملية الاصطدام ستكون متساوية ، وسيتم الحفاظ على KE. يمكن أن يقال كذلك من الحفاظ على الزخم.
  • إذا أخذنا مثالًا لكرات البلياردو ، يتم إصابة الهدف ، وتصطدم الكرات ببعضها البعض ، ثم تتحرك بعيدًا عن بعضها البعض.
  • في حالة الاصطدام غير المرن ، تلتصق كتل أي جسمين أو ثلاثة أشياء معًا.

الآن دعونا معرفة شروط الحفاظ على الطاقة الحركية.

تحت أي ظروف تكون الطاقة الحركية التمايز في تصادم?

الشرط الضروري حيث يمكن الحفاظ على الطاقة الحركية للجسيم هو فقط في التصادمات المثالية التي تكون مرنة بطبيعتها.

  • بشكل عام ، سيتم الحفاظ على الطاقة الحركية في عمليات نادرة ؛ على الرغم من ذلك ، ستحافظ w على الطاقة الإجمالية في جميع العمليات. فقط في اصطدامات مرنة تماما، يتم الحفاظ على KE.
  • إذا كان الجسم ثابتًا في البداية ثم بدأ في التحرك ، فسيتم تحويل KE للكائن إلى زخم ، وهنا سيتم فقد بعض مقدار KE ولن يتم حفظه.
هي الطاقة الحركية المحفوظة
الصورة الائتمان: صور Pixabay المجانية

لذلك ، هناك حد أدنى من الشروط التي يتم بموجبها الحفاظ على KE.

الصيغة المستخدمة لإيجاد الطاقة الحركية للجسم

الصيغة المستخدمة بشكل عام لمعرفة قيمة KE للجسم معطاة أدناه ،

الطاقة الحركية = KE = ½ mv2

في الصيغة أعلاه ، الشروط

م = كتلة الأجسام

v = سرعة الأجسام في الحركة.

الآن حان الوقت ل معرفة طبيعة الحفاظ على الطاقة الحركية.

هل الطاقة الحركية متجه أم كمية فيزيائية عددية?

من الصيغة المستخدمة لمعرفة قيمة KE ، يمكننا بسهولة معرفة طبيعتها.

في صيغة KE ، الكتلة هي الكمية المادية العددية ، والسرعة هي كمية المتجه الفيزيائية. هناك حقيقة مهمة أخرى يجب ملاحظتها هنا وهي أن السرعة تربيع ، ونعلم أن مربع أي كمية متجهية يسمى العدد القياسي. نظرًا لأن كلا من شروط KE هي الآن عددية ، يمكننا القول أن KE هي كمية عددية.

الآن دعونا تعرف في أي حالة الطاقة الحركية هو الحد الأقصى.

في أي حالة ستكون الطاقة الحركية القصوى?

حتى إجابة هذا السؤال تعتمد على الصيغة المستخدمة لحساب الطاقة الحركية.

يبلغ قطر كلاً من الطاقة الحركية والإمكانات تكون الطاقة في بعض الأحيان عملية ، لذلك لكي تكون KE هي الحد الأقصى ، يجب أن تكون الطاقة الكامنة القصوى ، وستكون هذه الطاقة الكامنة القصوى عندما تكون سرعة الجسم قصوى. يجب أن تكون كتلة الجسم في الاعتبار في حالة توازن.

إذا تم استيفاء جميع الشروط المذكورة أعلاه ، فسيكون KE بحد أقصى.

هل يمكن حفظ الطاقة الحركية في الانفجار?

الطاقة الحركية ليست كمية قابلة للحفظ في الانفجارات.

إنها حقيقة عامة أن الانفجارات تحدث عندما يتحول نوع من الطاقة إلى شكل آخر. تُفقد الطاقة الكيميائية الموجودة في عملية معينة في الحرارة أو KE التي قد تؤدي إلى الانفجار. لذلك ، يمكننا القول أن KE لم يتم حفظها في انفجار.

هي الطاقة الحركية المحفوظة

الصورة الائتمان: صور Pixabay المجانية

ومع ذلك ، علمنا أن الطاقة الحركية محفوظة في مواد الانفجار.

يمكن حفظ الطاقة الحركية في حالة تصادم غير مرن?

لا يمكنها الحفاظ حتى على كمية ضئيلة من الطاقة الحركية في حالة تصادم غير مرن.

ومن المعروف أ حقيقة أنه في تصادم غير مرن، ولن يتم حفظ حتى كمية ضئيلة من KE. في التصادم غير المرن ، يتم تحويل بعض KE إلى حرارة أو أي شكل آخر عندما تلتصق الأجسام ، وتتبدد هذه الطاقات.

هي الطاقة الحركية المحفوظة
الصورة الائتمان: صور Pixabay المجانية

يتم استخدام KE المحفوظ فقط في التصادم المرن لتحريك الكائنات.

ماذا يحدث للطاقة الحركية عندما تنخفض سرعة الجسم?

يحدث تحول الطاقات عندما تنخفض سرعة الجسم.

عندما تنخفض سرعة الجسم ، سيتم تحويل KE الموجود في الجسم من شكل آخر مثل الجهد أو الحرارة أو الطاقة الصوتية ، أي يمكننا القول أنه عندما تنخفض السرعة ، سيتم تحويل KE إلى أشكال أخرى.

الآن دعونا نرى كيف يحدث هذا التحول في الطاقة الحركية.

كيف يحدث تحول الطاقة الحركية?

لفهم تحول الطاقة الحركية ، يمكننا أن نأخذ مثالًا بسيطًا على لعبة YO-YO.

عليك أن تبقيها في وضع الراحة ثم تسحب الخيط أولاً للعب اليويو. ستكون هناك طاقة محتملة. بعد سحب الخيط ، تسقط اللعبة وتكتسب KE. هنا يتم تحويل PE إلى KE. بهذه الطريقة ، سيتم تحويل الطاقة الكامنة المخزنة إلى KE عند حدوث الحركة.

هي الطاقة الحركية المحفوظة
الصورة الائتمان: صور Pixabay المجانية

الآن دعنا نعرف بعض الأمثلة الأساسية المتعلقة بالطاقة الحركية.

ما هي أمثلة الطاقة الحركية?

نحن نعلم أن KE يعتمد على كتلة وسرعة الجسم ، وبناءً على ذلك ، فإن أمثلة الطاقة الحركية الواسعة الانتشار هي كما يلي ،

  • تحتوي الشاحنة التي تسير في الشارع على قدر أكبر من KE مقارنة بسيارة تسير بنفس السرعة في نفس الشارع لأن كتلة الشاحنة أكبر.
  • يتكون الجسم المائي المتدفق من الطاقة الحركية حيث يتدفق بسرعة معينة ويتكون من كتلة.
  • جميع الأجرام السماوية مثل الكويكبات والنيازك كبيرة وتتحرك بسرعة معينة. عندما تميل إلى السقوط نحو الأرض ، فإنها تتكون من KE.

هذه بعض الأمثلة على الطاقة الحركية.

مشاكل تعتمد على حساب الطاقة الحركية

المشاكل الأساسية لفهم مفهوم الطاقة الحركية هي كما يلي ،

المشكلة 1

أوجد الطاقة الحركية لجسم 175 كجم تتحرك بسرعة 10 م / ث.

حل:

لإيجاد الطاقة الحركية لأي شخص أو شيء ما ، يمكننا استخدام المعادلة أدناه.

الطاقة الحركية = KE = ½ mv2

استبدل القيم كما هو مذكور في السؤال

KE = ½ (175 كجم) (10 م / ث)2

KE = 17500J

KE = 17.5 كيلو جول

لذلك ، الطاقة الحركية المطلوبة هي 17500 ج.

المشكلة 2

أوجد كتلة الجسم التي تتحرك بسرعة 50 م / ث ولها طاقة حركية مقدارها 1300 ج.

حل:

لإيجاد الطاقة الحركية لأي شخص أو شيء ما ، يمكننا استخدام المعادلة أدناه.

الطاقة الحركية = KE = ½ mv2

أعد ترتيب المعادلة ،

م = 2 * KE / v2

استبدل القيم كما هو مذكور في السؤال ،

م = 2 * (1300 جول) / (50 م / ث)2

م = 1.04 كجم

كتلة الجسم المطلوبة 1.04 كجم.

أسئلة وأجوبة حول الحفاظ على الطاقة الحركية | أسئلة وأجوبة

ماذا تقصد بالطاقة الحركية؟

التعريف البسيط للطاقة الحركية الوارد في العلوم الفيزيائية هو كما يلي ،

  • عندما يكون جسم ما في حالة حركة ، فإن الجسم يمتلك قدرًا من الطاقة بسبب حركته ، والتي تُستخدم لقياس العمل الذي يقوم به الجسم.
  • إذا احتاج الجسم إلى التعجيل ، فنحن بحاجة إلى استخدام بعض القوة. لتطبيق القوة المطلوبة ، يجب القيام ببعض الأعمال بعد تمرير هذه الطاقة إلى أخرى وتوفير الحركة للجسم. تسمى الطاقة المارة أو المنقولة الطاقة الحركية.

لماذا يتم الحفاظ على الطاقة الحركية دائمًا؟

لا يتم الحفاظ على الطاقة الحركية دائمًا في جميع العمليات ؛ يتم حفظ الطاقة الكلية للجسم فقط.

  • في أي تصادم ، لا يتم الحفاظ على KE باستثناء المرونة.
  • في الحركة ، سيكون KE قبل وبعد اصطدام الأجسام مختلفًا بسبب فقدان الطاقة والظروف الخارجية.

ما هي الحقائق الأساسية عن الطاقة الحركية؟

الحقائق الأساسية حول الطاقة الحركية مذكورة أدناه ،

  • الطاقة الحركية هي كمية فيزيائية عددية حيوية.
  • يقاس بـ ergs.
  • هناك نوعان محددان من الطاقة الحركية: الدوران والخطي أو متعدية.
  • لا يمكن معرفة الطاقة الحركية للجسم إلا إذا عُرفت سرعة وكتلة ذلك الجسم.

هل تزداد الطاقة الحركية بعد الاصطدام؟

لا تزيد الطاقة الحركية بعد عملية الاصطدام.

نحن نعلم أن الطاقة الحركية في التصادم ستكون ثابتة بشكل عام. لا تزيد الطاقة الحركية الكلية للأجسام التي تلامسها بعد الاصطدام لأنها تنتهك القوانين العالمية لحفظ الطاقة.

ما هو تعريف الاصطدام المائل؟

الاصطدام المائل هو أحد الأنواع الأساسية للتصادم.

بالنظر إلى وجود جسمين ، يتم رسم خط بحيث لا يكون مركز كتل كلا الجسمين موازيين لاتجاه سرعات الجسم. يُعرف هذا النوع من الاصطدام بأنه تصادم مائل. في حالة الاصطدام المائل ، لن تكون الأجسام متوازية. لحدوث تصادم مائل ، يجب أن يكون للأجسام أبعاد.

هل يمكن حفظ الطاقة الحركية نفي؟

من الصيغة لإيجاد KE ، يمكننا القول أن الحفظ لا يمكن أن يكون سالبًا.

لا يمكن أن يكون مصطلح الكتلة المذكور في الصيغة ضارًا ، وحتى حرف V.2 لا يمكن أن تكون سلبية. ومن هنا الحركية لا يمكن أن تكون الطاقة سلبية كمية. إذا كانت هناك حركة ، فإن KE تكون موجبة ، وإذا لم تكن هناك حركة ، فإن الصفر KE ولا يمكن أن يكون الحفظ سالبًا.

هل تعتمد الطاقة الحركية على اتجاه حركة الجسم؟

لا يمكن أن تعتمد كمية الطاقة الحركية على اتجاه المسار الذي يتحرك فيه الجسم.

نحن نعلم أن الطاقة الحركية هي عددية ، حيث تشير خاصية الكمية العددية إلى أنها لا تركز على اتجاه الجسيم.

كيف يؤثر التغيير في الطاقة الحركية على مقدار العمل الذي يمكن أن يؤديه الجسم؟

يمكن العمل على الجسيم أو الجسم عندما يتحرك. أو عندما يتم تطبيق قوة معينة.

من نظرية الشغل والطاقة ، يمكننا القول أن العمل الذي يتم إجراؤه على الجسم سوف يساوي التغيير المحدد في الطاقة الحركية لنفس الجسم أثناء الحركة. إذا تمكنا من حساب التغيير في KE ، فمن الممكن تحديد مقدار العمل الذي يقوم به الكائن أو الجسم.

اذكر بعض العوامل التي تؤثر على معدل الطاقة الحركية؟

فيما يلي العاملان الأساسيان اللذان يؤثران على الطاقة الحركية للجسم أثناء الحركة ،

  • العامل الأول الذي يؤثر على الطاقة الحركية هو كتلة الجسم. إذا كانت الكتلة أكبر ، يكون KE أكثر والعكس صحيح.
  • العامل الثاني الذي يغير معدل الطاقة الحركية للجسيم مأخوذ من صيغته وهي الكتلة وسرعته.

راجافي أشاريا

أنا Raghavi Acharya ، لقد أكملت تخرجي في الفيزياء بتخصص في مجال فيزياء المادة المكثفة. امتلاك فهم جيد جدًا في Latex و gnu-plot و octave. لطالما اعتبرت الفيزياء مجالًا جذابًا للدراسة وأنا أستمتع باستكشاف المجالات المختلفة لهذا الموضوع. في وقت فراغي ، أشرك نفسي في الفن الرقمي. تهدف مقالاتي إلى تقديم مفاهيم الفيزياء بطريقة مبسطة للغاية للقراء. دعنا نتواصل من خلال - LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/raghavi-cs-260a801b1 معرف البريد الإلكتروني: raghavics6@gmail.com

آخر المقالات