الأشكال المتعددة للطاقة - فيزياء 2 - ثاني ثانوي

الفصل الطاقة وحفظها Energy and Its Conservation 5 ما الذي ستتعلمه في هذا الفصل؟ . تعرف الطاقة بوصفها خاصية للجسم تغير من موقعه أو سرعته، أو بيئته توضيح أن الطاقة تسغير من شكل إلى آخر، وأن الطاقة الكلية في نظام مغلق ثابتة (المقدار الكلي للطاقة يبقى ثابتا في النظام المغلق). الأهمية تدير الطاقة عجلة الحياة. حيث يشتري الناس الطاقة ويبيعونها لتشغيل الأجهزة الكهربائية، والسيارات والمصانع. التزلج يحدد ارتفاع ففزة المتزلج طاقته عند اسفل المتحدر؛ إذ تتحدد طاقته قبل أن يقفز في الهواء ويطير عدة أمتار ثم يسقط أسفل المنحدر الثلجي. وتعتمد المسافة التي يقطعها المتزلج على مبادئ فيزيائية منها مقاومة الهواء، والتوازن والطاقة. فكر کلیف برد ارتفاع محدر التراج في المسافة التي يقطعها المتزلج في قفر ند؟ 130

تجربة استهلالية كيف تحلل طاقة كرة السلة المرتدة؟ التحليل سؤال التجربة ما العلاقة بين الارتفاع الذي تسقط منه استخدم الرسم البياني لإيجاد الارتفاع الذي ترتد إليه كرة السلة والارتفاع الذي تصل إليه عندما ترتد إلى الكرة إذا أسقطت من ارتفاع m 10.0. أعلى؟ الخطوات 17 عندما ترتفع الكرة وتتهيا للسقوط يكون لها طاقة، فما العوامل المؤثرة في هذه الطاقة ؟ 1 ثبت مسطرة مترية بجانب الحائط، ثم اختر التفكير الناقد لماذا لا ترتد الكرة إلى الارتفاع نفسه ارتفاعا ابتدائيا لتسقط منه كرة سلة، وسجل الارتفاع في جدول البيانات 2 أسقط الكرة. ثم سجل الارتفاع الذي ترتد إليه 3 كرّر الخطوتين 1 و 2 بإسقاط الكرة من ثلاثة. ارتفاعات مختلفة. 4. أرسم رسوما بيانية واستخدمها مثل بيانيا العلاقة بين الارتفاع الذي ترتد إليه الكرة (1) والارتفاع الذي سقطت منه (x)، ثم ارسم أفضل خط يوائم البيانات. الذي سقطت منه ؟ 5-1 الأشكال المتعددة للطاقة The Many Forms of Energy ستخدم كلمة طاقة في سياقات مختلفة في حديثنا اليومي؛ فمثلاً تعرض بعض الإعلانات التجارية أنواعاً من الأغذية باعتبارها مصادر للطاقة، ويستخدم الرياضيون كلمة الطاقة في حديثهم عن التمارين الرياضية، كما تُسمى الشركات التي تزود منزلك بالكهرباء والغاز الطبيعي أو وقود التدفئة بشركات الطاقة. غير أن العلماء والمهندسين يستخدمون كلمة الطاقة بصورة أكثر تحديدا، فكما تعلمت سابقا يسبب الشغل تغيرا في طاقة النظام؛ أي أن الشغل ينقل الطاقة بين النظام والمحيط الخارجي. وستتعرف في هذا الفصل كيف يمتلك الجسم الطاقة بطرائق مختلفة، وكيف تتحول الطاقة من شكل إلى آخر وكيف نتتبع هذه التغيرات. الأهداف . تستخدم نموذجا لتربط بين الشغل والطاقة تحسب الطاقة الحركية. تحدد طاقة الوضع الجاذبية لنظام ما. تبين كيفية تخرين طاقة الموضع المروبية.. المفردات طاقة الحركة الدورانية طاقة الوضع الجاذبية مستوى الأستاذ طاقة الوضع المرونية 131 www.

SR SR - تدفق عالي " در نموذج لنظرية الشغل - الطاقة A model of the Work-Energy Theorem تعرفت سابقا نظرية الشغل - الطاقة، وتعلمت أنه عندما يبذل شغل على نظام معين تزداد طاقته، ومن جهة أخرى إذا بذل النظام شغلاً نقل طاقته، وهذه هي فكرة الدرس بصورة عامة، ولكن تتبع الطاقة يشبه إلى حد كبير تتبع إنفاق المال. فإذا كان لديك وظيفة فإن كمية المال التي تمتلكها تزداد في كل مرة تستلم فيها راتبك. ويمكن تمثيل هذه العملية بيانياً بالأعمدة، كما في الشكل 51، حيث يمثل العمود البرتقالي الشكل 1-5 عندما تكسب مالاً مقدار المال الذي بدأت به، ويمثل العمود الأزرق مقدار المال الذي دفعته أو اكتبته، أما يزيد مقدار المال الديك (ة). وعندما العمود الأخضر فيمثل المجموع الكلي للمال ( بعد الدفع ) سواء الذي دفعته أو كبته. لاحظ تصرف المال يقل مقدارة الديلك (b). أن المحاسب يعتبر التدفق المالي لديك موجباً إذا دفع المال لك، أما إذا أنفقت المال الذي الشكل 2-5 الطاقة الحركية بعد قذف الكرة أو التقاطها تساوي الطاقة الحركية قبل عملية القدف او الالتقاط الشغل المبذول تمتلكه فسيكون التدفق المالي ساليا، وبذلك يقل مجموع النقود الكلي، كما في الشكل 16-5 فالعمود الذي يمثل مقدار المال الذي تمتلكه قبل أن تشتري قرصا مدمجاً (CD) لحاسوبك أعلى من العمود الذي يمثل مقدار المال المتبقي بعد شراء ذلك القرص، والفرق يساوي تكلفة الفرص والتدفق المالي في هذه الحالة ببينه العمود أسفل المحور؛ لأنه يمثل المال الخارج ويكون ساليا، والطاقة تشبه عملية صرفك للمال. فالطاقة إما أن يبذلها النظام أو تبذل عليه قذاف الكرة يمكن أن نبين كب الطاقة أو فقدها بقذف الكرة والتقاطها. تعلمت سابقا أنه إذا أثرت بقوة ثابتة F في جسم، فتتحرك هذا الجسم مسافة 1 في اتجاه القوة فإنك تكون قد بذلت شغلاً يعبر عنه بالعلاقة W = Fd، ويكون الشغل موجبا لأن القوة والحركة في الاتجاه نفسه، كما أن طاقة الجسم ازدادت بمقدار يساوي الشغل نفـه W. افترض أن هذا الجسم كرة، وأثرت فيها بقوة وحركتها أفقيا، فاكتسبت الكرة طاقة حركية نتيجة لتأثير القوة، والشكل 2-5 يمثل هذه العملية. كما يمكنك استخدام التمثيل البياني بالأعمدة لتوضيح هذه العملية، حيث يمثل ارتفاع العمود مقدار الشغل المبذول أو الطاقة بالجول. والطاقة الحركية بعد بذل الشغل تساوي مجموع الطاقة الحركية الابتدائية والشغل المبذول على الكرة. النهائية التقاط الكرة قذف الكرة البداية النهاية البداية ساكنة + فرKE وزارة التغليط d w> 0 P d WE≤0 W = KE KE W-KE ساكتة 132

النقاط الكرة ماذا يحدث عندما تلتقط الكرة؟ لقد كانت الكرة تتحرك، ولها طاقة حركية الشكل 3-5 يبدل العطاس شغلاً قبل أن ترتطم بيدك. وعندما تلتقطها تؤثر فيها بقوة في الاتجاه المعاكس لاتجاه حركتها، عندما يدفع لوح القطن إلى أسفل ويتب عنه إلى أعلى (2)، ويتحول لذا فإنك تبدل عليها شغلاً سالبًا، مما يجعلها تتوقف، لتصبح طاقتها الحركية في النهاية جزء من طاقته الحركية المتولدة من صفرا، وهذه العملية ممثلة في الشكل 2- لاحظ أن الطاقة الحركية موجبة دائما، ففي الشغل إلى طاقة حركية دورانية عندما حالة التقاط الكرة مثلا كانت الطاقة الحركية الابتدائية للكرة موجبة، والشغل المبذول يدور حول مركز كتلته ((()، ويكون له طاقة حركية خطية عندما يدخل إلى على الكرة ساليا، والطاقة الحركية النهائية صفرا، مرة أخرى فإن الطاقة الحركية بعد توقف الماء (0) الكرة هي مجموع الطاقة الحركية الابتدائية والشغل الذي بذل على الكرة. الطاقة الحركية Kinetic Energy تذكر أن الطاقة الحركية يعبر عنها بالعلاقة الآتية: KE=mae حيث m كتلة الجسم، و لا مقدار سرعة الجسم، وتتناسب الطاقة الحركية طرديا مع كتلة الجسم، فكرة حديدية مثلاً كتلتها kg 7.26 مقذوفة في الهواء لها طاقة حركية أكبر مما لكرة بيسبول كتلتها kg 0.148 لها السرعة نفسها؛ لأن كتلة الكرة الحديدية أكبر. كما تتناسب الطاقة الحركية لجسم طرديا مع مربع سرعته؛ فالطاقة الحركية لسيارة تتحرك بسرعة 20m/s تعادل أربعة أضعاف الطاقة الحركية لسيارة مماثلة لها في الكتلة تتحرك بسرعة m/s 10. وهناك أيضا طاقة حركية ناتجة عن الحركة الدورانية، فإذا دورنا لعبة البليل مثلاً مع الحفاظ على مركز كتلتها في نقطة محددة، فهل تكون له طاقة حركية؟ لعلك تعتقد أنه لا يوجد طاقة حركية للبلبل الأنه لم ينتقل قاطعا أي مسافة، ولكن حتى تجعل البلبل يدور لا بد أن تبذل عليه شغلاً، لذا لابد أن يكون للبلبل طاقة حركية دورانية، وهذا نوع آخر من أنواع الطاقة المختلفة. وكما تعتمد الطاقة الحركية الخطية على سرعة الجسم تعتمد الطاقة الحركية الدورانية على السرعة الزاوية لها. ومن جهة أخرى فالطاقة الحركية الدورانية لا ترتبط بكتلة الجسم فقط وإنما بتوزيع هذه الكتلة أيضا. يمثل الشكل 30-5 عطانا يقف على لوح الغطس، حيث يبذل شغلاً عندما يدفع لوح الغطس بقدميه إلى الأسفل. فيولد هذا الشغل طاقة حركية خطية وأخرى دورانية؛ حيث تتولد طاقة الحركة الخطية عندما يتحرك مركز كتلة الغطاس في أثناء الوثبة، أما طاقة الحركة الدورانية فتولد عندما يدور حول مركز كتلته، كما في الشكل 536، ولأن الغطاس يتحرك نحو الماء وفي الوقت نفسه يدور حول مركز كتلته، بينما هو في وضع الانثناء (القرفصاء)، فإن له طاقة حركية خطية وطاقة حركية دورانية. أما عندما يدخل الغطاس الماء بقامة مفرودة - كما في الشكل - - فإن طاقته الحركية تظهر على شكل طاقة حركية خطية. واري 133 قليط

مسائل تدريبية 1. يتحرك متزلج كتلته 52.0kg بسرعة m/s 2.5 ، ويتوقف خلال مســـــــافة 24.0m ما مقدار الشغل المبلول يفعل الاحتكاك مع الجليد لجعل المتزلج يتوقف؟ وما مقدار الشغل الذي يجب على المتزلج أن يبذله ليصل إلى سرعة 2.5m/s مرة أخرى؟ 2 سيارة صغيرة كتلتها 875.0kg زادت سرعتها من m/s 22.0 إلى 5/ 44.0m عندما تجاوزت سيارة أخرى، فما مقدارا طاقتي حركتها الابتدائية والنهائية؟ وما مقدار الشغل المبذول على السيارة لزيادة سرعتها ؟ 3 ضرب مذنب كتلته 10 × 7.85 الأرض بسرعة km s 25.0. جد الطاقة الحركية للمكتب بوحدة الجول، وقارن بين الشغل المبذول من الأرض لإيقاف المذنب والمقدار ( 10 × 4.2 والذي يمثل الطاقة الناتجة عن أكبر سلاح نووي على الأرض. الطاقة المختزنة Stored Energy تأقل مجموعة من القطع الصخرية في أعلى تل؛ لابد أن هذه الصخور رفعت إلى أعلى نتيجة عملیات جيولوجية ضد قوة الجاذبية الأرضية، ونتيجة للشغل المبذول على الصخور فقد الشكل 4-5 يبين هلات نقدية اخترنت فيها طاقة، وعند حدوث الانزلاقات تصبح الصخور أقل تماسكا مع الوسط مختلفة أريال كربال، 10 ريالات. 10 ورقات ورفتان هلة لريال ورقة فئة 10 ريال فئة الريال لة 1 ريال نه 10 ريال المحيط بها مما يسمح لها بالتساقط، وتتزايد سرعتها في أثناء السقوط بفعل تحول الطاقة المختزنة فيها إلى طاقة حركية. والألعاب التي تعمل بشد النابض تخزن طاقة في النابض المشدود بالطريقة نفسها. ويعتبر اختزان الطاقة في الصخور وفي النوابض أمثلة على اختران الطاقة بطرائق ميكانيكية، وهناك طرائق أخرى لاختزان الطاقة، فمثلاً، تختزن السيارة الطاقة في صورة طاقة كيميائية في خزان البنزين. وعموما تتحول الطاقة من شكل إلى آخر لتكون مفيدة، أو لتسبب حركة الأشياء. كيف يوضح نموذج المال الذي نوقش مؤخرا تحولات الطاقة من شكل إلى آخر ؟ يأتي المال أيضا بأشكال مختلفة؛ إذ يمكن أن يكون لديك ورقة نقدية من فئة 10 ريالات، أو ورقتان من فئة 5 ريالات، أو عشر ورقات من فئة ريال واحد. وفي جميع الحالات سيكون معك عشرة ريالات، فاختلاف أشكال الأوراق النقدية لم يغير من قيمتها الكلية، ويمكن تمثيل ذلك برسم بياني بالأعمدة، كما في الشكل 154 حيث يبين ارتفاع العمود مقدار المال في كل حالة. وبالمثل يمكن استخدام الرسم البياني بالأعمدة لتمثيل كمية الطاقة في أوضاع مختلفة للنظام وبالطريقة نفسها. 134 وزارة التغلط

طاقة الوضع الجاذبية Gravitational Potential Energy انظر إلى الكرات المقذوفة في الهواء في الشكل 55 إذا اعتبرنا أن النظام يتكون من كرة واحدة، فيكون هناك عدة قوى خارجية تؤثر فيها؛ حيث تبذل قوة يد اللاعب الذي يقذفها شغلاً يعطي الكرة طاقة حركية ابتدائية. وبعد أن تخرج الكرة من يد اللاعب تتأثر بقوة الجاذبية الأرضية فقط، فما مقدار الشغل المبذول من قوة الجاذبية على الكرة في أثناء تغير ارتفاعها ؟ الشكل 55 لتغير طاقة وضع الشغل الذي تبذله قوة الجاذبية الأرضية تقع الكرة تحت تأثير قوة الجاذبية و في أثناء صعودها إلى أعلى، وبذلك فإن اتجاه إزاحتها إلى أعلى ) يكون معاكسا لاتجاه تأثير القوة عليها (أسفل)، أي أن الشغل الذي تبذله قوة الجاذبية الأرضية على الكرة في أثناء صعودها الكرة وطاقتها الحركية باستمرار عند هو شغل سالب ، وإذا كان هو الارتفاع الذي تصل إليه الكرة فوق يد اللاعب فيمكن قذفها إلى أعلىي كما يفعل اللاعب. التعبير عن شغل الجاذبية بالمعادلة الآتية: W = - mgh، وأما في طريق العودة (السقوط) إلى أسفل فإن قوة الجاذبية والإزاحة تكونان في الاتجاه نفسه، وعندئذ يكون شغل قوة الجاذبية الأرضية موجبًا W = might؛ أثناء صعود الكرة تبذل الجاذبية شغلاً سالبا يبطى سرعة الكرة حتى تتوقف. وفي أثناء السقوط تبذل قوة الجاذبية الأرضية شغلاً موجبا يزيد من سرعتها. لذا فإنه يزيد من طاقتها الحركية؛ أي تستعيد الكرة طاقتها الحركية الابتدائية التي كانت فيها لحظة قذفها من يد اللاعب إلى أعلى، وكأن الطاقة الحركية اختزنت في الكرة بشكل آخر من اشكال الطاقة عندما ارتفعت إلى أعلى، ثم تحولت ثانية إلى طاقة حركية عندما سقطت إلى أسفل. تطبيق الفيزياء لنأخذ نظاما مكونا من جسم ما والأرض، حيث تبذل قوة التجاذب بين الجسم والأرض طاقة وضع الذرة شغلا على الجسم ما دام الجسم يتحرك، فإذا تحرك الجسم بعيدا عن الأرض اخترنت من المثير للاهتمام معرفة المقادير في النظام طاقة نتيجة تأثير قوة الجاذبية بين الجسم والأرض، وتسمى هذه الطاقة طاقة النسبية لطاقة الوضع لكل ذرة الوضع الجاذبية. ويرمز لها بالرمز .P. ويُحدّد الارتفاع الذي يصل إليه الجسم باستخدام فعلى سبيل المثال كتلة ذرة الكربون مستوى الإستاد، وهو المستوى الذي تكون طاقة الوضع PE عنده صفرًا. فإذا كانت كتلة 10kg×2، وإذا رفعتها مسافة m 1 فوق سطح الأرض تصبح طاقة الجسم ، وارتفاع الجسم الرأسي عن مستوى الإسناد ، فإن طاقة الوضع الجاذبية يعبر عنها بالعلاقة: طاقة الوضع الحاذبية PE = mgh الوضع الجاذبية لها [ 10 × 2. وطاقة الوضع الكهر سكونية التي تبقى الإلكترون مرتبطا مع ذرته تساوي (9) - 10 تقريبا، وطاقة الوضع طاقة الوضع الجاذبية الأرضية الجسم ما تساوي حاصل ضرب كتلته في تسارع الجاذبية النووية التي تربط مكونات النواة الأرضية في ارتفاعه الرأسي عن مستوى الإسناد. أكبر من 21-10. أي أن طاقة الوضع النووية أكبر مليون مليون مرة على تمثل وتسارع الجاذبية الأرضية، وتقاس طاقة الوضع كما تقاس الطاقة الحركية بوحدة الأقل من طاقة الوضع الجاذبية. الجول. 135 فليط M

طاقة الحركة وطاقة الوضع لنظام لنأخذ حالة الكرة التي تقذف إلى أعلى ثم تعاود الهبوط، والتي سبق طرحها يتكون النظام في هذه الحالة من الكرة والأرض، وتوجد الطاقة في النظام على شكل طاقة حركية، وطاقة وضع جاذبية. وعند بداية قذف الكرة فإن طاقة النظام تتخذ شكل الطاقة الحركية كما في الشكل 56، وفي أثناء صعود الكرة إلى أعلى تتحول الطاقة الحركية تدريجيا إلى طاقة وضع، حيث تصبح سرعة الكرة صفرا عندما تبلغ أقصى ارتفاع لها، وعندئلم تصبح الطاقة كلها طاقة وضع جاذبية فقط، وفي أثناء السقوط تتحول طاقة الوضع الجاذبية إلى طاقة حركية. ويبقى مجموع الطاقة الحركية وطاقة الوضع الجاذبية ثابتا في جميع الأوقات؛ لأنه لم يُبذل شغل على النظام من قوة خارجية. مستوى الإسناد تعديد اللاعب الذي يقدف الكرة، ويتلقفها، هي مستوى الإسناد الذي يقاس منه ارتفاع الكرة، انظر الشكل - ولذلك عندما تكون الكرة عند يد اللاعب فإن 0m = و 1 0 = PE ، ويمكن أخذ مستوى الإسناد عند أي ارتفاع مناسب في أثناء حل المسألة. فلو افترضنا أننا أخذنا مستوى الإسناد عند أقصى ارتفاع للمكرة، فعندئذ تكون om، وطاقة الوضع للنظام 1 0 = PE عند هذه النقطة كما في الشكل 56 وتكون طاقة الوضع للنظام سالية عند بداية قذف الكرة إلى أعلى. أما عند حساب المجموع الكلي للطاقة في النظام فتكون النتيجة كمـ ما في الشكل 6-5 تتحول طاقة الكرة من الشكل 6-5 مختلفة عن المجموع الكلي للطاقة في النظام في الشكل 66-5، ويعود هذا شكل إلى آخر في أثناء مراحل تحليفها إلى اختلاف مستوى الإسناد في الحالتين. لكن المجموع الكلي لطاقة النظام يبقى مقدارا المختلفة (2) لاحظ أنه يمكن اختيار ثابتا في جميع الأوقات خلال تحليق الكرة، وإن كانت قيمة المقدار الثابت تختلف باختلاف مستوى الإسناد بشكل عشوائي، وعلى الرغم من تغير المجموع الكلي للطاقة في النظام مستوى الإسناد في كل حالة. من جهة أخرى فإن تغيرات الطاقة هي وحدها التي تحدد بتغير مستوى الإسناد إلا أن المجموع الكلي حركة النظام. لطاقة النظام يبقى ثابتا طوال مراحل التحليق ( ما دام مستوى الإستاد محددا) (b) 136 نهاية بداية نهاية وسعد بداية مستوى الإسلام PE KE PE PE ستوى الاستاذ PE KE KE PE KP isارة التعلم

فلم مثال 1 طاقة الوضع الجاذبية إذا رفعت كرة بولنج كتلتها 7.30 من سلة الكرات إلى مستوى كتفك، وكان ارتفاع سلة الكرات عن سطح الأرض 0.610m ، وارتفاع كتفك عن سطح الأرض 1.12m، فما مقدار: a. طاقة الوضع الجاذبية لكرة البولنج وهي على كتفك بالنسبة إلى سطح الأرض ؟ . طاقة الوضع الجاذبية لكرة بولنج على كتفك بالنسبة إلى سلة الكرات؟ شغل الجاذبية عندما ترتفع الكرة من السلة إلى مستوى كتفك ؟ تحليل المسالة ورسمها . ارسم مخططا للحالة. 0BT m 112m PET W Phar اختر مستوى إسناد. ارسم أعمدة بيانية بين طاقة الوضع الجاذبية على اعتبار أن سطح الأرض هو مستوى الإسناد. . يرمز الحرف s إلى الكتف، والحرف إلى السلة، والحرف أ إلى الأرض. المعلوم المجهول PE = mgh =(7.30 kg) (9.80 m/s²) (1.12 m) 80.11 PE h=h₂-h₁ PE=? PE =? m 7.30 kg g = 9.80 m/s² نسبة إلى سطح الأرض 0.610m = نسبة إلى سطح الأرض 1.12m, إيجاد الكمية المجهولة اختر مستوى الإسناد عند سطح الأرض. جد طاقة الوضع الجاذبية للكرة عند مستوى الكتف. عوض مسجدم 0 12 7.10 = 0 دليل الرياضيات الرتيب العمليات 213 = mgh =mg(h-h) =(7.30 kg) (9.80 m/s)(1.12 m-0.610 in) =36.5J 1137 alig 11 = 1.721 فل افترض أن مستوى الإستاد هو سلة الكرات. جد ارتفاع كتفك بالنسبة إلى سلة الكرات جد طاقة وضع الكرة. عرض مستخدم | m = 101 m/s 11 - 0610 وهذا يساوي الشغل الذي تبذله أنت

W= Fd =-(mg)h =-(mg) (h-h) الشغل المبذول من الجاذبية هو وزن الكرة مضروبا في الارتفاع الذي وصلت إليه. ا از اتحاد الى د مسافر لا لحام حرية الكرة فاد الشمل كرد سال عوشر ستخدما in = Tailed - Onlim =-(7.30 kg) (9.80m/s) (1.12m-0.610m) = -36.5] 0-12-0 تقويم الجواب * هل الوحدات صحيحة ؟ طاقة الوضع والشغل كلاهما يقاس بوحدة الجول. • هل القيمة منطقية؟ يجب أن يكون للكرة طاقة وضع أكبر بالنسبة لسطح الأرض، مقارنة بطاقتها بالنسبة لسلة الكرات؛ لأن ارتفاع الكرة فوق مستوى الإسناد أكبر. مسائل تدريبية 4 ما مقدار طاقة الوضع لكرة البولنج في المثال ، عندما تكون على سطح الأرض على اعتبار مستوى الإسناد عند سلة الكرات؟ 5. احسب الشغل الذي تبذله عندما تنزل بتمهل كيس رمل كتلته 20,0kg مسافة m 120 من شاحنة إلى الرصيف؟ 6، رفع طالب كتابا كتلته 2.2 من فوق سطح طاولة ارتفاعها عن سطح الأرض m 0.80 ، ثم وضعه على رف الكتب الذي يرتفع عن سطح الأرض مسافة 2.10m. ما مقدار طاقة الوضع للكتاب بالسبة إلى سطح الطاولة ؟ 7. إذا سقطت قطعة طوب كتلتها 18 من مدخنة ارتفاعها 6.7m إلى سطح الأرض، فما مقدار التغير في طاقة وضعها ؟ رفع عامل صندوقا كتلته 10.0kg من الأرض إلى سطح طاولة ارتفاعها .m 1.1 ثم دفع الصندوق على سطح الطاولة مسافة 5.0m. ثم أسقطه على الأرض. ما التغيرات في طاقة الصندوق ؟ وما مقدار التغير في طاقته الكلية ؟ (أهمل الاحتكاك ) وزارة التعلم Ma 138

طاقة الوضع المرونية Elastic Potential Energy الشكل 7-5 تختزن طاقة عند سحب وتر كما في الشكل - يبذل شغل على القوس، مما يخزن طاقة فيه، لذا الوضع المروحية في وتر المقوس، حيث تتخذ الطاقة كلها شكل طاقة الوضع تزداد طاقة النظام المكوّن من القوس والسهم والأرض وتسمى الطاقة المختزنة في الوتر المروفية قبل إفلات الوتر (a)، أما عند المشدود طاقة وضع مرونية، والتي تختزن عادة في كرات المطاط، والأربطة المطاطية، إفلات الوتر فتنتقل الطاقة إلى السهم والمقاليع ومنصات القفز. وعند إفلات الوتر يندفع السهم إلى الأمام وتتحول طاقته إلى على شكل طاقة حركية (b). طاقة حركية كما في الشكل 576 . وتختزن الطاقة أيضا في الجسم المثني أو المحني. ففي لعبة القفز بالزانة كانت الرانات المستخدمة سابقا لا تخزن طاقة وضع كبيرة؛ لأنها من خشب الخيزران أو من مواد فلزية قاسية يصعب انحناؤها، ولذا يصعب بذل شغل عليها، ولكن بعد استحداث زانات الشكل 58 عندما يقفز اللاعب مصنوعة من ألياف زجاجية عالية المرونة تمكن اللاعبون من تجاوز القفزات العالية مستعينا بالزانة تتحول طاقة الوضع السابقة، وتسجيل أرقام قياسية جديدة في اللعبة. يركض لاعب القفز بالزانة حاملاً عصا مرنة ( الزانة ) ، ويغرز طرفها السفلي في تراب الملعب، وعندما يثني اللاعب العصا كما في الشكل 58 فإن جزءا من الطاقة الحركية اللاعب تتحول إلى طاقة وضع مرونية. وعندما تستقيم العصا تتحول طاقة الوضع المرونية إلى طاقة وضع جاذبية، وطاقة حركية، فيرتفع اللاعب بالزانة إلى ارتفاع يصل إلى 6m فوق سطح الأرض. وعلى عكس القضبان الفلزية القاسية وعصي الخيزران فإن قضبان الألياف الزجاجية لها قابلية أكبر لتخزين طاقة الوضع المرونية، وقد أتاحت للاعبي القفز بالزانة الوثب عن عوارض على ارتفاعات أعلى من ذي قبل. المرونية إلى طاقة حركية وطاقة وضع جاذبية. 139 Pilic غليط

5-1 مراجعة الكتله قدم ألبرت اينشتاين شكلاً آخر لطاقة الوضع وهو الكتلة ذاتها! حيث يقول إن الكتلة طاقة بطبيعتها ، وتسمى هذه الطاقة الطاقة الكونية، ويعبر عنها بالعلاقة الآتية: الطاقة السكونية الطاقة السكونية لجسم تساوي كتلة الجسم مضروبة في مربع سرعة الضوء. E₁ = me وفقا للمعادلة السابقة، فإن ضغط النابض أو ثني الزائة يؤدي إلى إكساب كتلة للنابض أو الزانة، ويكون التغير في الكتلة في هذه الحالة قليلاً جدًّا، بحيث يصعب الكشف عنه ولكن عندما نتعامل مع قوى كتلك الموجودة في نواة الذرة (القوى النووية) فإن الطاقة المتحررة نتيجة تغيرات الكتلة، والتي تظهر على أشكال مختلفة من الطاقة كالطاقة الحركية مثلاً، تكون كبيرة جدا. 9. طاقة الوضع المرونية لديك مسدس لعبة تدفع 12. طاقة الوضع متلق صخور كتلته kg 90.0 تسلق بداخله الطلقات المطاطية، فتضغط نابضا، وعندما يتحرر النابض يطلق الرصاصات المطاطية، بفعل طاقة وضعه المرونية، إلى خارج المسدس. فإذا استخدمت هذا النظام لإطلاق الطلقات المطاطية إلى أعلى فارسم مخططا بيانيا بالأعمدة يصف أشكال الطاقة في الحالات الآتية: .. عند دفع الطلقات المطاطية داخل ماسورة المسدس، مما يؤدي إلى انضغاط النابض b. عند تمدد النابض وخروج الطلقات من ماسورة المدس بعد سحب الزناد . عند وصول الخرزات إلى أقصى ارتفاع لها. 10. طاقة الوضع أطلقت قذيفة كتلتها 25.0kg من مدفع على سطح الأرض. فإذا كان مستوى الإسناد هو سطح الأرض فما مقدار طاقة الوضع للنظام عندما تصبح القذيفة على ارتفاع 425m؟ وما التغير في طاقة الوضع عندما تصل القذيفة إلى ارتفاع 225m؟ 11. نظرية الشغل - الطاقة كيف تطبق نظرية الشغل - الطاقة عند رفع كرة البولينج من سلة الكرات إلى كتفك؟ في البداية 45.0m فوق سطح طبقة صخرية ليصل إلى قمة التل، ثم هبط إلى نقطة تبعد m 85.0 أسفل قمة التل. فإذا كان سطح الطبقة الصخرية هو مستوى الإسناد، فجد طاقة الوضع الجاذبية للنظام المتسلق والأرض) عند أعلى ارتفاع وصله المتلق، وكذلك عند أدنى نقطة. وارسم مخططا بيانياً بالأعمدة لكلا الوضعين. 13. التفكير الناقد استخدم زياد خرطومًا هو اتيا ليؤثر بقوة أفقية ثابتة في قرص مطاطي موجود فوق مضمار هوائي عديم الاحتكاك، فجعل الخرطوم مصوبا نحو القرص طوال تحركه لمسافة محددة؛ ليضمن التأثير بقوة ثابتة في أثناء حركة القرص a وضح ما حدث بدلالة الشغل والطاقة، واستعن برسم مخطط بياني بالأعمدة. . افترض أن زيادا استخدم قرضا مطاطياً آخر كتلته نصف كتلة القرص الأول، وبقيت الظروف كلها كما هي، فكيف تتغير طاقة الحركة والشغل في هذا الوضع عن الوضع الأول؟ . وضح ما حدث في a و بدلالة الدفع والزخم 140 وزارة التغلط