أنواع الطاقة الميكانيكية
تُعرف الطاقة الميكانيكية بأنها الطاقة التي يمتلكها الجسم نتيجة لموقعه أو لحركته، أو نتيجة للاجتماع بين الاثنين. تنقسم الطاقة الميكانيكية إلى نوعين رئيسيين، وهما: الطاقة الكامنة (طاقة الوضع) والطاقة الحركية.
طاقة الوضع
تُكتسب طاقة الوضع عندما يتغير موقع الجسم. يمكننا تعريف طاقة الوضع بأنها الطاقة المخزنة نتيجة لتغيير المكان أو الموقع للجسم.
مثال على طاقة الوضع هو الزنبرك؛ فعندما يتم سحب الزنبرك بعيدًا عن موضعه الطبيعي، يخزن الزنبرك الطاقة، وتُعرف هذه الطاقة بطاقة الوضع، ويشعر الشخص بهذه الطاقة من خلال القوة اللازمة للحفاظ على الزنبرك في وضعه الجديد.
معادلة احتساب طاقة الوضع هي كما يلي:
ط و = ك × ع × ت
حيث:
ط و = طاقة الوضع (جول).
ك = الكتلة (كيلوغرام).
ع = الارتفاع (المتر).
ت = التسارع (م/ث2).
توجد نوعان رئيسيان من طاقة الوضع، وهما: طاقة الجاذبية الكامنة والطاقة الكامنة المرنة.
- طاقة الجاذبية الكامنة
تُعرف طاقة الجاذبية الكامنة بأنها الطاقة المخزنة في الجسم عند رفعه عن سطح الأرض. فعلى سبيل المثال، صندوق تم رفعه عن الأرض يكتسب طاقة وضع تعتمد على كتلته وارتفاعه عن سطح الأرض.
- الطاقة الكامنة المرنة
تشير الطاقة الكامنة المرنة إلى الطاقة المخزنة في الأجسام القابلة للشد أو الضغط، مثل قطعة المطاط. تمتلك جميع الأجسام المرنة حدًا معينًا لاستيعاب الشد، وإذا تم تجاوز هذا الحد، ستفقد قدرتها على العودة إلى شكلها الأصلي.
الطاقة الحركية
تُعرف الطاقة الحركية بأنها مقدار الشغل الذي يمكن أن يقوم به الجسم نتيجة حركته. عند تسريع جسم ما، يتم بذل شغل عليه، مما يؤدي إلى انتقال الطاقة إلى الجسم ليكتسب سرعة جديدة، ويطلق على هذه الطاقة الطاقة الحركية.
معادلة احتساب الطاقة الحركية هي:
ط ح = 0.5 × ك × ع²
حيث:
ط ح = الطاقة الحركية (جول).
ك = الكتلة (كيلوغرام).
ع = السرعة (م/ث).
استخدامات الطاقة الميكانيكية
لا يمكن حصر استخدامات الطاقة الميكانيكية، فهي متواجدة في كل مكان وفي كل الأوقات. فيما يلي بعض أبرز التطبيقات والأمثلة لاستخدامات الطاقة الميكانيكية:
- المحرك الكهربائي
يعمل المحرك الكهربائي على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، ويستخدم هذه الطاقة في تطبيقات متعددة، مثل؛ الغسالات الكهربائية والسكوترات الكهربائية.
- المولد الكهربائي
يعتبر المولد الكهربائي جهازًا يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، وتُستخدم هذه الطاقة الناتجة في عدة تطبيقات تحتاج إلى الكهرباء، مثل؛ الإضاءة.
- الطاقة النووية
تستفيد محطات الطاقة النووية من الطاقة الميكانيكية الموجودة داخل نواة الذرة، حيث يتم تحويلها إلى طاقة حرارية تُستخدم في عدة مجالات.
