الوحدة الثانية - الدرس الأول

طبعا تعرف ان

الطاقة الناتجة من احتراق الوقود داخل السيارة تجعلها قادرة على الحركة

الطاقة الناتجة من الغذاء تمكن الإنسان من القيام بالأنشطة المختلفة

من كدة نفهم إن

الطاقة : " هي القدرة على بذل شغل أو إحداث تغيير "

صور الطاقة  : للطاقة صور متعددة ومنها   

الطاقة الميكانيكية (طاقة وضع وطاقة حركة )              الطاقة الضوئية

الطاقة الصوتية               الطاقة الكهربية             الطاقة الكيميائية

الطاقة الحرارية                        الطاقة النووية

مصادر الطاقة : ومنها  

الشمس            الرياح                     الغذاء                الوقود

حركة المياه ( المساقط المائية )                          التفاعلات النووية

الشمس والرياح وحركة المياه تسمى مصادر طاقة نظيفة بعكس الوقود والتفاعلات النووية

تحول الطاقة بين طاقة وضع وطاقة حركة

نشاط  : ارفع كرة من كرات التنس من مستوى سطح الأرض الى مستوى رأسك

         أترك الكرة لتسقط ....  ماذا تلاحظ ؟

نلاحظ أن : الكرة تسقط ثم تصعد لأعلى ثم تسقط  . .  وهكذا

التفسير  : عند رفع الكرة تكتسب طاقة وضع يساوي الشغل المبذول لرفع الكرة 

عند ترك الكرة تسقط  تتحول هذه الطاقة الى طاقة حركة ثم تتحول طاقة الحركة الى طاقة وضع عند صعودها مرة أخرى . . وهكذا

الشغل ( الطاقـــة ) = القـــــوة × الإزاحـــــــة

طاقة الوضع : " هي الطاقة المختزنة في الجسم نتيجة الشغل المبذول عليه "

طاقة الحركة : " الشغل المبذول أثناء حركة الجسم "

مجموع طاقتي الوضع والحركة تسمى الطاقة الميكانيكية

الطاقة الميكانيكية = طاقة الوضع + طاقة الحركة

- الطاقة الميكانيكية للجسم عند وصوله الى الأرض تساوى طاقة حركة فقط      ( علل )

لأن طاقة الوضع تساوي صفر

- الطاقة الميكانيكية للجسم عند أعلى ارتفاع له تساوي طاقة وضعه فقط        ( علل )

لأن طاقة الحركة تساوي صفر

نلاحظ أن

رفع كرتين من الحديد يتطلب مجهود اكبر من حالة رفع كرة واحدة

 أي تزداد الطاقة المبذولة لرفع جسم لأعلى كلما زاد وزن الجسم

نستنتج أنه :

 تزداد طاقة الوضع المختزنة بالجسم بزيادة وزن الجسم  ( تناسب طردي )

ونلاحظ أيضا أن : رفع كرة من الحديد لمسافة نصف متر يتطلب مجهود أقل من رفعها لمسافة متر كامل

أي  تزداد الشغل المبذول لرفع جسم لأعلى بزياد الأرتفاع

نستنتج أن طاقة الوضع لجسم تزداد بزيادة ارتفاعه عن سطح الأرض ( تناسب طردي )

نحسب وزن الجسم من العلاقة

وزن الجسم ( بالنيوتن ) = كتلة الجسم ( بالكجم ) × عجلة الجاذبية الأرضية ( م / ث )

عجلة الجاذبية الأرضية ثابتة في المكان الواحد = 9.8 م/ث2

مثال : أحسب طاقة الوضع لجسم وزنه 4 نيوتن عند ارتفاع 3 متر من سطح الأرض ؟

الحـــــــل : طاقة الوضع = وزن الجسم × الأرتفاع

                              =     4    ×     3     =  12   جول

* العوامل المؤثرة على طاقة الحركة

- اذا كانت هناك سيارتان متماثلتان في الكتلة فأن السيارة الأسرع تحتاج طاقة أكبر لإيقافها

نستنتج أنه :  تزداد طاقة الحركة للجسم بزيادة سرعته (تناسب طردي )

اذا كانت هناك سيارتان تتحركان بسرعة واحدة  فأن السيارة الأكبر في الكتلة تحتاج لطاقة أكبر في إيقافها

نستنتج من ذلك أنه تزداد طاقة الحركة للجسم بزيادة كتلته ( تناسب طردي )

طاقة الحركة =     1/2  الكتلة × مربع السرعة

                  

نلاحظ أن طاقة الحركة تتناسب مع مربع السرعة أي أنه اذا زادت السرعة للضعف تزداد طاقة الحركة أربعة أضعاف

مثال 1 : احسب طاقة حركة جسم كتلته 1كجم يتحرك بسرعة 3 متر/ث  ؟

الحـــــل :

طاقة الحركة =    1/2      الكتلة × مربع السرعة

                 

طاقة الحركة =     1/2    × 1 × ( 3 × 3 ) = 4.5 جول

                     

مثال 2 : أحسب كتلة جسم متحرك بسرعة 3 متر/ ث اذا كانت طاقة حركته 2.25 جول ؟

الحـــــل : 

    طاقة الحركة = 1/2        الكتلة × مربع السرعة

2.25   =   1/2     الكتلة  × ( 3 × 3 )                الكتلة =  2.25  * 2 /9 = 1/2 كجم

مثال على الطاقة الميكانيكية

قذف رجل كرة رأسيا فكانت سرعتها 3 متر/ث عند ارتفاع 4 متر فما الشغل المبذول على الكرة اذا كان وزنها 5 نيوتن وكتلتها    1/2    كجم ؟

       

الحـــــــل : الطاقة الميكانيكية للجسم = طاقة الوضع +  طاقة الحركة

           طاقة الوضع = وزن الجسم × الارتفاع   =  5 × 4 = 20 جول

      طاقة الحركة =       1/2 الكتلة × مربع السرعة  =    1/2     ×    1/2     ×  ( 3 × 3 ) = 2.25 جول

                                                             

الطاقة الميكانيكية = 20 + 2.25 = 22.25 جول