الطاقة الكامنة: التعريف ، الصيغ ، أمثلة على المشكلات (كاملة)
أنت بحاجة إلى معرفة ما إذا كانت هذه الطاقة الكامنة موجودة في كل كائن. حتى لو كان الجسم متحركًا أو في حالة راحة ، فقد يكون له إمكانات غير متوقعة.
يتأثر أيضًا بالقوة المبذولة على الجسم.
على سبيل المثال ، عند ركوب الدراجة في مناطق جبلية ، فإن المسارات التي سيتم اجتيازها متنوعة أيضًا ، وتتراوح من المنحدر إلى النزول.
عندما تمر عبر الطريق ، فإن القوة التي تمارس على الجسم ستكون كبيرة أو يمكن القول إنها محتملة.
والعكس صحيح ، إذا كنت في مسار تنازلي ، يمكنك على الفور تحرير الإمكانات التي يمتلكها الكائن دون الحاجة إلى استخدام قوة كبيرة ، أو يطلق عليه "محتمل خارج".
جدول المحتويات
تعريف الطاقة الكامنة
في ويكيبيديا ، مفهوم الطاقة الكامنة هو الطاقة التي يمكن أن تؤثر على الأشياء لأسباب (الارتفاع) يميل الجسم نحو اللانهاية في اتجاه القوة بسبب وجود الطاقة القدرة.
أو يمكن تسميتها أيضًا إذا كانت الطاقة الكامنة / EP هي طاقة الراحة ، لأنها في حالة ثابتة لا تزال تحتوي أيضًا على محتوى من الطاقة.
ولكن عندما يتحرك جسم ما ، فإن الإمكانات ستتحول إلى طاقة حركية.
يتكون هذا النوع من الطاقة من أنواع مختلفة تتراوح بين جهد الجاذبية ، وجهد الزنبرك ، والجهد الكهربائي.
يمكن أن تؤثر الطاقة المعطاة لجسم ما على موضع الجسم الذي يمكن تفسيره نحو هدف لا نهاية له ، ولكن مع الاستمرار في اتباع مصدر القوة الذي يمكن أن ينتج الطاقة الذي - التي.
في قياس الشغل والطاقة ، رمز وحدة النظام الدولي للوحدات هو الجول.
طاقة الجاذبية الكامنة
يحدث هذا النوع من الطاقة في حركة الجسم بسبب جاذبية الأرض.
كما أنه يجعل الجسم يسقط على الأرض.
يتم تحديد تغييرات الطاقة التي تحدث بشكل منهجي من خلال الصيغة أدناه:
الجيش الشعبي = mgh
معلومة:
الحلقة: طاقة الجاذبية الكامنة (جول)
م: كتلة الجسم (كجم)
ز: الجاذبية (م / ث 2)
ح: ارتفاع الجسم (م)
الطاقة الكهربائية المحتملة
يمكن أن يحدث هذا النوع من الطاقة في جسيم له شحنة تتحرك في مجال كهربائي.
في ذلك الوقت ، سيؤثر المجال الكهربائي قوة على الجسيم حتى يتمكن من العمل.
يتم تحديد تغييرات الطاقة التي تحدث بشكل منهجي من خلال الصيغة أدناه:
Ep = k (q0q / r)
معلومة:
الحلقة: الجهد الكهربائي (جول)
ك: ثابت (9 × 109N.m2 / C2)
q0: مصدر الشحنة (كولوم)
س: اختبار الشحنة (كولوم)
طاقة الربيع المحتملة
هذا النوع من الطاقة مطلوب عند شد أو ضغط الزنبرك.
يتم تحديد تغييرات الطاقة التي تحدث بشكل منهجي من خلال الصيغة أدناه:
ep = kx2
معلومة:
الحلقة: الجهد الكهربائي (جول)
ك: ثابت (9 × 109N.m2 / C2)
س: تغيير الموقف (م)
الطاقة الكامنة في الحياة اليومية
غالبًا ما يتم استخدام الطاقة الكامنة في العديد من الحالات التي تحدث في الحياة اليومية.
فيما يلي بعض الأمثلة على استخدام الطاقة الكامنة في الحياة اليومية ، بما في ذلك:
1. مغناطيس
عندما يواجه المغناطيسان القطب الموجب ثم يوضعان بالقرب من بعضهما البعض ، سيتم بعد ذلك توليد جهد كهروستاتيكي.
2. شعرة معاوية
عندما تتدحرج الكرة عبر المنحدر ، ستكون هناك لحظتان ، أي أنها ستخزن الإمكانات عندما يكون الجسم في الأعلى ويكون الشيء الصغير عندما تنزل الكرة بسرعة إليه قف.
3. العاب ناريه
تخزن الألعاب النارية الإمكانات الكيميائية التي ستعمل عندما يكون الجسم ملامسًا للنار.
عند الاشتعال ، ستعمل المواد المتفاعلة حتى يمكن إشعال الألعاب النارية.
4. قوس
عندما يتم سحب القوس والسهم لم يتجه بعد نحو الهدف ، سيتم تخزين الكائن بعد ذلك الطاقة أولاً ثم حرر القوة المرنة بحيث يمكن للقوس أن يضرب الهدف المستهدفة.
5. السيارات
يمكن للسيارات أن تتحرك إذا كان لديها وقود على شكل بنزين ، وكذلك ألعاب بها مصدر طاقة من البطارية.
يمكن تحويل الطاقة الكيميائية لاحقًا إلى طاقة حركية حتى يمكن تشغيل السيارة عند تشغيلها.
6. الأقران
النظير هو أحد الأمثلة على الجهد المرن لأنه يحتوي على شكل يمكن أن يتمدد.
سيخزن هذا النظير الطاقة أولاً ، ثم عند إطلاقه ، سيحدث تغيير في الطول ويمتلك المرونة.
7. الفاكهة على الشجرة
تتمتع ثمرة الشجرة بالقدرة على الانفصال في أي وقت.
قد يعتقد البعض أنه إذا سقطت الثمرة فهذا يعني أن الثمرة ناضجة.
لكن هذه الظاهرة تحدث في الواقع بسبب الجاذبية التي تتأثر بجاذبية الأرض.
8. الترامبولين
الترامبولين غير المستخدم ليس له أي إمكانات في الأساس.
سيخزن الكائن الطاقة فقط بحيث ينتج عنه قوة انعكاس عند استخدامه للعب.
9. مبدأ العمل المقلاع
يوجد على المنجنيق زنبرك أو مطاط وظيفته رمي الحجارة ولعب الرصاص.
المطاط أو الزنبرك الذي يتم سحبه وإمساكه به طاقة كامنة.
إذا تم إطلاق الزنبرك أو المطاط ، ستتحول الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية
10. مبدأ عمل الطاقة الكهرومائية
المبدأ المستخدم هو تقريبًا نفس مبدأ العمل على المنجنيق ، حيث ستزيد الأداة من قوة الجاذبية للماء - الماء الذي يتم جمعه.
أمثلة على مشاكل الطاقة المحتملة
هذا مثال على الطاقة الكامنة الفيزياء إلى جانب المناقشة ، بما في ذلك:
1. لا يزال جوز الهند معلقًا على شجرة كتلتها 2.5 كجم. إذا كان ارتفاع شجرة جوز الهند 9 أمتار. احسب الطاقة الكامنة لجوز الهند إذا كان معروفًا أن قوة الجاذبية هي g = 10 m / s2!
إجابه:
معروف:
م = 2.5 كجم
ح = 9 م
ز = 10 م / ثانية 2
مناقشة:
Ep = m g h
Ep = 2.5 كجم × 10 م / ث 2 × 9 م
Ep = 225 جول.
وبالتالي ، فإن الطاقة الكامنة / EP في جوز الهند هي 225 جول.
2. توضع كرة سلة كتلتها 3 كجم على خزانة. إذا كان من المعروف أن كرة السلة تحتوي على طاقة مقدارها 105 جول ، فاحسب ارتفاع الخزانة. ومن المعروف أن الجاذبية g = 10 m / s2.
إجابه:
معروف:
ز = 10 م / ثانية 2
م = 3 كجم
الحلقة = 105 J
مناقشة:
Ep = m g h
ح = Ep: (م × ز)
ح = 105: (3 كجم × 10 م / ثانية 2)
ح = 105:30
ح = 3.5 متر
وبالتالي ، يبلغ ارتفاع الخزانة 3.5 متر.
3. ثابت الربيع له 400 نيوتن / م. ثم يتم استخدام الزنبرك لإطلاق رصاصة كتلتها 10 جم. ما سرعة الرصاصة عند ضغط الزنبرك على مسافة 10 سم من حالة الاتزان؟
معروف:
ك = 400 نيوتن / م
م = 10 جم = 1 × 10-2 كلغ
س = 10 سم = 0.01 م
مناقشة:
Ep = E k
ككس2 = م2
½ 400 (1×10-2) = (1 × 10-2) الخامس2
الخامس = 20 م / ث
وبالتالي ، فإن سرعة الرصاصة عند ضغط الزنبرك حتى 10 سم من حالة التوازن هي 20 م / ث.
4. احسب الطاقة المطلوبة لرفع وزن 5 كجم بارتفاع 2 متر!
إجابه:
حتى نتمكن من إيجاد كبيرة هص هذا هو:
الحلقة = مزح
=5 × 10 ×2
=100 ي
5. رُمي كرة صلبة كتلتها 2 كجم رأسيًا لأعلى بسرعة ابتدائية 20 م / ث. إذا كانت عجلة الجاذبية في ذلك المكان معروفة بأنها 10 م / ث2، ثم احسب الطاقة الكامنة للجسم عند أعلى نقطة!
إجابه:
معروف:
م = 2 كجم
Vo = 20 م / ث
ز = 10 م / ث2
فاتو = 0 ، ح1 = 0
طلب Ep2 = … ?
بناءً على مفهوم الحركة العمودية الصاعدة:
hmax = Vo2/ 2 جرام
hmax = (20)2/ 20
hmax = 400/20
hmax = 20 م
الطاقة الكامنة عند أعلى نقطة:
الحلقة2 = م. ح ماكس
الحلقة2 = 2 (10) 20
الحلقة2 = 400 جول
وبالتالي ، فإن الطاقة الكامنة / EP على الكرة الصلبة هي 400 J.