الطاقة الكامنة
| English | العربية |
|---|---|
| potential energy/pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | الطاقة الكامنة |
| gravitational potential energy/ˌɡrævɪˈteɪʃənl pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | الطاقة الكامنة الجاذبية |
| elastic potential energy/ɪˈlæstɪk pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | الطاقة الكامنة المرنة |
| conservative force/kənˈsɜːvətɪv fɔːs/ | قوة محافظة |
| stable equilibrium/ˈsteɪbl ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | توازن مستقر |
| unstable equilibrium/ʌnˈsteɪbl ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | توازن غير مستقر |
طاقة مستعدة للحدوث
- ارفع كتابًا على رف ويظل جالسًا هناك — لكن الآن يحتوي على طاقة كامنة.
- ادفعه للسقوط وتتحول تلك الطاقة المخزنة إلى حركة أثناء هبوطه.
- الطاقة المرتبطة بـالموقع تسمى الطاقة الكامنة.
- إنها بطارية قابلة لإعادة الشحن للطبيعة.
الطاقة الكامنة
- الطاقة الكامنة هي طاقة مخزنة في ترتيب النظام، وليس حركته.
- تعتمد فقط على أين تكون الأشياء.
- نوعان شائعان يديران معظم الميكانيكا.
الجاذبية والمرونية
- الطاقة الكامنة الجاذبية بالقرب من الأرض: $U_g = mgy$ — ارفع أعلى، تخزن أكثر.
- الطاقة الكامنة المرنة في نابض: $U_s = \tfrac{1}{2}kx^2$ — مدّ أكثر، تخزن أكثر.
- حرر أحدهما ويتحول إلى طاقة حركية.
ارفع كتابًا $2\ \text{kg}$ ارتفاعًا $1.5\ \text{m}$ ($g = 9.8$). كم مقدار الطاقة الكامنة الجاذبية المخزنة (بالجول)؟
$U_g = mgy = 2 \times 9.8 \times 1.5 = 29.4\ \text{J}$.
نابض ($k = 200\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}}$) تم ضغطه مسافة $0.10\ \text{m}$. ما مقدار الطاقة الكامنة المرنة المخزنة (بالجول)؟
$U_s = \tfrac{1}{2}kx^2 = \tfrac{1}{2}(200)(0.10)^2 = 1\ \text{J}$.
حدد جميع أشكال الطاقة الكامنة المغطاة هنا.
الجاذبية والمرونة هما طاقات قوى محفوظة. لا توجد طاقة كامنة للاحتكاك.
القوة هي ميل الطاقة
- القوة المحافظة (الجاذبية، النوابض) هي الميل السالب لطاقتها الكامنة:
- تل طاقة حاد → قوة قوية. مسطح → لا قوة.
- هذا يحول منحنى الطاقة إلى خريطة للقوة.
الطاقة الكامنة الجاذبية
قريبًا من السطح، تكون الطاقة الكامنة الجاذبية متناسبة مع الارتفاع.
للقوة الاحتكاكية طاقة كامنة مقترنة بها، تمامًا كالجاذبية.
فقط القوى المحفوظة لها طاقة كامنة. الاحتكاك يبدد الطاقة على شكل حرارة -- ولا يمكن تخزينها.
القوة المحفوظة تساوي ____ ميل طاقته الكامنة، $F_x = -dU/dx$.
$F_x = -dU/dx$ -- القوة تتجه "أسفل" على بياني الطاقة.
قراءة منحنى الطاقة الكامنة
- على منحنى $U$-بدل-الموقع، الوديان هي نقاط اتزان مستقر (دفع بسيط يعيده).
- قمم التلال هي اتزان غير مستقر (دفع بسيط يطرده بعيدًا).
- الجسم يسرع عند التزحلق أسفل المنحدر على المنحنى وي slows عند الصعود أعلى.
على بياني الطاقة الكامنة، الحوض (الحد الأدنى المحلي) هو نقطة...
عند الحوض، أي دفع صغير يعيد الجسم إلى وضعه -- توازن مستقر. قمة التل هي حالة عدم استقرار.
لنابض، $U_s = \tfrac{1}{2}kx^2$.
- القوة هي $F_x = -\dfrac{dU}{dx} = -kx$ — قانون هوك ينطبق مباشرة من المشتقة.
- منحنى $U_s$ هو قطع مكافئ ذو حد أدنى عند $x = 0$ — اتزان مستقر.
فقط القوات المحافظة لها طاقة كامنة. الاحتكاك لا يمتلكها — الطاقة التي يزيلها تتحول إلى حرارة ولا يمكن "تخزينها" أو استرجاعها. لذا لا يوجد "شغل احتكاك".
الطاقة الكامنة مخزنة بالموقع: جاذبية $U_g = mgy$ ومرنة $U_s = \tfrac{1}{2}kx^2$. القوة المحافظة هي الميل السالب لطاقتها، $F_x = -dU/dx$. على منحنى $U$، الوديان اتزان مستقر، قمم التلال غير مستقرة.