طـاقة الوضــع
طاقة الوضع (بالإنجليزية: Potential Energy) وتسمي أيضا طاقة الارتفاع هي إحدى صور الطاقة في الفيزياء. وهي طاقة "كامنة" يكتسبها جسم بسبب وقوعه تحت تأثير جاذبية مثل الجاذبية الأرضية أو تحت تأثير مجال كهربائي إذا كان له شحنة كهربية. ولذلك تسمى تلك الطاقة بطاقة الوضع. وعلى الأرض يمكن أن يشكل سطح الأرض مرجعاً لحساب تلك الطاقة.
غير طاقة الوضع بالارتفاع عن سطح الأرض
تتغير طاقة الوضع لجسم بتغير ارتفاعه عن سطح الأرض. فإذا افترضنا مؤقتا أن طاقة الوضع لجسم على سطح الأرض تساوي صفرا، ثم قمنا بقذف حجر عموديا إلى أعلى، يبدأ الجسم بطاقة حركة عالية وما يلبث أن تهدأ سرعته رويدا رويدا بفعل الجاذبية أو الثقالة وتتحول طاقة حركته خلال ارتفاعه إلى طاقة وضع. حتى إذا وصل الحجر إلى أقصى ارتفاع له تكون كل طاقة حركته قد تحولت إلى طاقة الوضع. ويبدأ الحجر بفعل طاقة الوضع التحرك ثانيا إلى أسفل حيث تزداد سرعته إلى أن يلتقي بالأرض ، عندئذ تكون طاقة وضعه (التي اكتسبها في العلاء) قد تحولت إلى طاقة حركة ثانيا. وباصطدامه بالأرض تتحول طاقة حركته فورا إلى طاقة حرارية. وهذا يحقق قانون انحفاظ الطاقة.
وفي كل نقطة من مسار الحجر أثناء الصعود والهبوط يكون مجموع طاقة حركته وطاقة وضعه ثابتا.أي إذا تزايدت واحدة تنقص الأخرى وتقاس بوحدة الجول.
البندول :
تحرك بندول الساعة (رقاص) في حركة قوسية حول مركز ثقله ، فنجده يتحرك من أعلى نقطة على اليمين مثلا (حيث يكون فيها ثابتا للحظة ما) وتزداد سرعته في اتجاه النقطة المركزية حيث يكون ارتفاعه أقل ما يمكن ، وعند تلك النقطة يكون قد وصل إلى أقصى سرعة له ، فيندفع إلى اليسار وتنخفض سرعته رويدا رويدا حتى يصل إلى أقصى ارتفاع له إلى اليسار ، وعندها تصبح سرعته صفرا ثانيا. ثم تتكرر العملية بالعكس من اليسار إلى اليمين حتى يصل إلى أعلى نقطة إلى اليمين وتصبح سرعته عندها صفرا ، وهكذا.
تتغير طاقتي الحركة والوضع للبندول طوال الوقت و لكن مجموعها يظل ثابتا . فعند أعلى نقطة إلى اليمين أو أعلى نقطة إلى اليسار - عندما يثبت حركة البندول وتصل سرعته إلى الصفر - فهنا تكون طاقة وضعه مساوية لطاقتة الكلية ،(إذ أن طاقة الحركة تعتمد على سرعة الجسم فإذا كان الجسم ثابتا ، كانت طاقة حركته صفرا) . ثم تبدأ عند كلتا النقطتين العلويتين (يمينا أو يسارا) طاقة الوضع تتحول إلى طاقة حركة فنجد البندول بزداد سرعة في إلتجاه نقطة الوسط المنخفضة ، وعند تلك النقطة تكون طاقة وضع البندول قد تحولت إلى كلها إلى طاقة حركة .
الان سنتحدث عن الشغل عرفت أن الشغل الذي تبذله قوة مؤثرة في جسم ليس إلا نفل للطاقة من / إلى جسم , فإذا زادت الطاقة الحركية للجسم , فإن القوة بشغلها تنقل طاقة الجسم , أما إذا نقصت الطاقة الحركية للجسم , فإن القوة بشغلها تنقل الطاقة من الجسم أو تسحبها منه باستمرار وعلى طول الإزاحة , وهذا الشغل أما إذا نقصت الطاقة الحركية للجسم, أي الخسارة في الطاقة الحركية يمكن أن يتحول إلى حرارة كما يحصل مع شغل قوة الاحتكاك مثلا , وقد يتحول إلى شكل آخر من أشكال الطاقة , وهذا مانريد تعرفه ألآن
ولاإشارة السالبة تعني أن قوة الوزن سحبت من الجسم طاقة حركية وهذا واضح . والسؤوال إلى اين نقلت هذه الطاقة ؟
نلاحظ أن نظام (الجسم) قد تغير ترتيبه او تشكيلة أثناء شغل الوزن , فالجسم كان قريبا من الأرض واصبح بعيدا ولاآن لو تابعنا الجسم فإنه سيعود للهبوط وبتاثير قوة الوزن نفسها إلى موقعه الأول , أثناء ذلك ستقوم قوة الوزن ببذل شغل أي أنها ستعيد للجسم الطاقة الحركية التي سحبتها منه . وهذه الطاقة كانت مخزنة في نظام في وضعه الثاني يمتلك طاقة وضع أكبر مما يمتلكه في وضعه الأول , وأن الوزن قوة محافظة.
إن قوة الوزن تنقل الطاقة الحركية من الجسم إلى طاقة وضع في نظام أثناء صعود الجسم , ثم تقوم قوة الوزن بنقل طاقة الوضع أثناء الهبوط من نظام إلى طاقة حركية في الجسم وتسمى القوى التي تبذل شغلا على الجسم فتحسب منه طاقة حركية معينة , ثم تعكس حركة الجسم , فتبذل شغلا آخر وتعيد للجسم ما سحبته منه من طاقة حركية عندما يعود إلى الأصلي , يسمى هذا النوع من القوى : القوى المحافظة . كما يسمى النظام الذي لا يوجد فيه إلا هذا النوع من القوى : النظام المحافظ لأنه يحافظ على طاقته فلا تتبدد كأن تتحول إلى حرارة يصعب استرجاعها.
إذا كانت طاقة الوضع تعتمد اعتمادا مباشرا على الإزاحة الرأسية التي يتحركها الجسم عن المستوى المرجعي , فإن حركة الجسم من نقطة إلى اخرى على المستوى الأفقي نفسه , لا تحدث تغييرا في طاقة الوضع .
تعليقات بلوجر
تعليقات فيسبوك