مثال على الطاقة الكامنة

طاقة إنها قدرة الجسم أو النظام على أداء العمل. ال الطاقة الكامنة هو الذي تم الحصول عليه من قبل أ الموقف الذي تشغله، في غضون مجال معين. اعتمادًا على المجال الذي يسكنه ، تحصل الطاقة المحتملة على التصنيف التالي:

أنواع الطاقة الكامنة:

ال طاقة الجاذبية الكامنة يتم إنشاؤه عندما يكون الجسم أو النظام في مجال الجاذبية.

ال الطاقة الكهربائية الكامنة هو الذي يتم الحصول عليه عندما يكون الجسم أو النظام داخل مجال كهربائي.

ال طاقة الجهد المغناطيسية ينشأ عندما يكون الجسم أو الجهاز داخل مجال مغناطيسي

ال الطاقة الكامنة المرنة يتجلى عندما يتم تعليق الزنبرك عند مستوى معين من التوتر ، ولديه ميل كامن للعودة إلى شكله الأصلي.

طاقة الجاذبية الكامنة 

تعتمد الطاقة الكامنة على قانون نيوتن الثاني:

"القوة المطبقة على جسم ما تتناسب طرديًا مع كتلته ، مع التسارع الذي ينتقل به."

في حقل الجاذبية ، يتم تمثيل التسارع بقيمة تسارع الجاذبية:. ناتج هذه القوة من خلال موضع الجسم ، والذي يتم التعامل معه في حقل الجاذبية على أنه ارتفاع أو مسافة ، يسمى طاقة جهد الجاذبية.

حيث الوحدات هي:

هو الأكثر استخدامًا ، ليتم حسابه في الأجسام القريبة من سطح كوكب الأرض. يمكن أن يكون أصل أو نقطة مرجعية لهذه الطاقة تعسفيًا. هناك الطاقة صفر. يتطلب الجسم الذي يقع على هذه المسافة من تلك النقطة قدرًا من الطاقة ليتم وضعه هناك. من منظور آخر ، هذا يعني نفس الطاقة التي يمتلكها ذلك الجسم لتكون بالفعل في هذا الموقف.

الجسم في حد ذاته لديه بالفعل كتلة ، والتي عندما تتأثر بفعل الجاذبية ، تصبح قوة تسمى الوزن ، والتي تقاس بوضوح بنفس وحدات القوة.:

بهذه الطريقة يمكن تمثيل الطاقة الكامنة للجاذبية على النحو التالي:

أمثلة على طاقة وضع الجاذبية

مثال رقم 1: احسب الطاقة الكامنة لمكتب يقع في الطابق الثاني من مبنى على ارتفاع 4.5 متر. كتلته 90 كجم.

الصيغة التي سيتم تطبيقها هي:

حل:

مثال رقم 2: احسب الطاقة الكامنة لوحدة متراصة تقع على قمة تل على مسافة 10 أمتار رأسية ، وكتلة 1200 كجم.

الصيغة التي سيتم تطبيقها هي:

حل:

مثال رقم 3: احسب الطاقة الكامنة لتفاحة معلقة من غصن شجرة ، تزن 0.8829 نيوتن ، على ارتفاع 3.2 متر.

الصيغة التي سيتم تطبيقها هي:

الطاقة الكامنة المرنة

يتم تحديد الطاقة الكامنة المرنة من خلال مسافة التمدد أو ضغط الزنبرك وبواسطة ثابت الزنبرك الذي يعد جزءًا منه. إنها الطاقة التي يخزنها الزنبرك في حالة توتره.

بغض النظر عما إذا كان ضغطًا أو تمددًا ، فهناك مسافة يشوه الزنبرك من شكله الأصلي.

يأتي من تكامل الشغل المتضمن في ضغط أو تمدد الزنبرك: القوة (k) مضروبًا في المسافة (x) كدالة للمسافة.

الطاقة الكامنة المرنة تعادل هذه القيمة.

الطاقة الكهربائية الكامنة

عندما توجد شحنة كهربائية موجبة في مكان معين في الفضاء ، وتقترب شحنة موجبة أخرى ، ستكون هناك قوة تنافر من الجزء الأول. لذلك ، سيتم إنشاء طاقة كامنة في الثانية.

يتم تمثيل الطاقة الكامنة الكهربائية للشحنة:

وهو مبني على قانون كولوم:

تُحدد القوة التي تؤثر على الشحنة الكهربائية النقطية نتيجة لوجود شحنة النقطة الثانية ، من خلال: